含共格孪晶界的体心立方铁纳米柱的变形行为

通过分子动力学模拟来理解孪晶界对体心立方（BCC）铁（Fe）纳米柱变形行为的作用。垂直于加载方向引入了从一到五不等的孪晶界，提供 8.5 至 2.8 nm 范围内的孪晶界间距。模拟结果表明，BCC Fe 中的孪晶界在拉伸和压缩加载下的变形过程中扮演着截然不同的角色。在拉伸变形过程中，与完美纳米柱相比，含孪晶纳米柱的屈服应力显著降低。然而，屈服应力随孪晶界间距仅表现出微小的变化。相反，在压缩变形过程中，屈服应力随孪晶界间距的增大而减小。这种截然不同的行为源于屈服和后续塑性变形过程中操作机制的差异。据观察，拉伸加载下的变形主要由孪晶生长机制主导，因此孪晶界对孪生不全位错的滑移提供的阻力可忽略不计。这反映在屈服应力作为孪晶界间距的函数变化微小上。另一方面，压缩加载下的变形由全位错的形核和滑移主导。孪晶界对全位错提供强大的排斥力，导致屈服应力依赖于孪晶界间距。此外，还观察到弯曲的孪晶界可以作为全位错的源。展示并讨论了拉伸变形过程中发生的孪晶-孪晶相互作用以及压缩变形过程中发生的位错-孪晶相互作用。