<111> BCC Fe 纳米线韧脆转变的原子尺度模拟

我们进行了分子动力学模拟，以理解温度对 $<$111$>$ 体心立方 (BCC) Fe 纳米线拉伸变形和断裂行为的影响。模拟在 10-1000 K 的不同温度下进行，采用 $1\times$ $10^8$ $s^{-1}$ 的恒定应变率。结果表明，在低温（10-375 K）下，纳米线通过尖锐裂纹的形核而屈服，并以脆性方式断裂。另一方面，在高温（450-1000 K）下，观察到屈服时多个 1/2$<$111$>$ 位错形核，随后发生显著的塑性变形，导致韧性断裂。在 400 K 的中间温度下，纳米线通过与裂纹尖端许多可动 1/2$<$111$>$ 和不动 $<$100$>$ 位错相关的裂纹形核而屈服，并以韧性方式断裂。在 $<$111$>$ BCC Fe 纳米线中观察到的韧脆转变适当地反映在应力 - 应变行为和断裂时的塑性应变中。韧脆转变温度随纳米线尺寸的增加而升高。我们从屈服应力和断裂应力的相对变化以及滑移行为随温度的变化讨论了断裂行为的改变。此外，还展示了高温下观察到的由纳米线表面扭折形核辅助的位错增殖机制。