适用于面心立方铁中位错迁移模拟的原子间势的开发
材料科学
2020-09-28 v1
摘要
位错迁移的分子动力学（MD）模拟需要半经验原子间相互作用势。尽管已有许多可靠的体心立方（bcc）铁半经验势，但可用的面心立方（fcc）势非常有限。在本研究中，我们测试了文献中的三个 fcc 铁 EAM 势（ABCH97 [Phil. Mag. A, 75, 713-732 (1997)]、BCT13 [MSMSE 21, 085004 (2013)] 和 ZFS18 [J. Comp. Chem. 39, 2420-2431 (2018)]）。发现 ABCH97 势不能保证 fcc 相在任何温度下都是最稳定的。另一方面，对于 BCT13 和 ZFS18 势，fcc 相始终比 bcc 相更稳定。对于 BCT13 势，密排六方（hcp）相在任何温度下都是最稳定的相。为解决这些问题，我们开发了两个新的 EAM 势（MB1 和 MB2）。对于 MB1 势，fcc 相仍比 bcc 相更稳定；而 MB2 势使得从 fcc-bcc 相变上限温度 T_gamma-delta 到熔化温度 Tm 之间 bcc 相是最稳定相，而在 T_gamma-delta 以下 fcc 相是最稳定相。该势还与 fcc 弹性常数的实验数据极为吻合，并给出合理的层错能，这使其在本研究考虑的所有半经验势中成为模拟 fcc 铁中位错迁移的最佳势。MD 模拟表明，只有 ZFS18、MB1 和 MB2 势真正适用于 fcc 铁中位错迁移的模拟。它们给出的位错速度数量级相同，且都显示刃型位错比螺型位错更快。然而，位错速度的实际值确实依赖于所采用的半经验势。
引用
@article{arxiv.2009.12265,
title = {Development of interatomic potential appropriate for simulation of dislocation migration in fcc Fe},
author = {Mikhail I. Mendelev and Valery Borovikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12265},
year = {2020}
}