纳米双晶材料的离子位错动力学模型：铜层状双晶结构中的取向效应
材料科学
2026-01-28 v1
摘要
双晶界 (TBs) 对面内金属晶体 (FCC) 金属微结构演化和塑性变形机制的影响已广泛研究，自纳米双晶材料显示出高强度和韧性的优异组合后便备受关注。本文将一种铜的位错-双晶界相互作用模型纳入三维离子位错动力学 (DDD) 框架。该方法用于系统性地调查纳米双晶铜的取向效应，采用双层双晶结构 (MTS) 且双晶厚度为 160 nm。仿真结果表明，MTS 在单向拉伸加载下的应力-应变响应显著取决于加载轴的取向。倾斜于 TBs 的位错被限制在单层或多层双晶层内滑移；当加载轴垂直或平行于 TBs 时，倾斜于 TBs 的位错（主要为双晶位错）容易激活，TBs 不阻碍位错，表现为软化模式。如果硬化模式占主导，单层受限滑移的微结构会导致显著的硬化行为，而多层受限滑移的微结构保持稳定的塑性流动且不致于硬化。最后，通过引入针对各种变形模式的临界解析剪切应力 (CRSS) 并调整 Schmid 定律，我们有效地投射了 TBs 在 MTS 中引起的各向异性特征。
引用
@article{arxiv.2601.19543,
title = {Discrete Dislocation Dynamics Modeling of Nanotwinned Materials: Orientation Effects in a Multilayer Twinned Structure of Copper},
author = {DeAn Wei and Michael Zaiser and Jing Tang and Xu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.19543},
year = {2026}
}