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位错介导的热加工过程中短程序演化

材料科学 2025-12-25 v2 介观与纳米尺度物理

摘要

热加工通过耦合塑性变形和热暴露改变金属合金的微结构,位错运动驱动塑性和微结构演化。我们前期工作(Islam 等,2025)已证明,相同的位错运动既可创建又可破坏化学短程序(SRO),驱动合金进入远离平衡的 SRO 状态。然而,位错介导的 SRO 演化与加工参数之间的联系仍鲜有探索。本文通过大规模原子模拟研究 TiTaVW 合金的热加工,确定温度和应变率如何通过竞争的创建(Γ\Gamma)与消除(λ\lambda)速率控制 SRO。模拟采用包含 240 万原子的系统,运用经 motif-based 采样技术优化的机器学习原子势,以捕捉化学复杂性。基于信息论指标,我们量化表明 SRO 的幅度和化学特性随加工参数呈系统性变化。我们识别出两个 regime:低温 regime 表现出较弱的应变率灵敏性,而高温 regime 则因位错密度降低和螺旋位错特征增强,放大了化学偏置并加速了 SRO 形成。最终得到的稳态 SRO 远离平衡,无法通过平衡热退火产生。综合这些结果,本文提供了加工参数、位错物理与 SRO 演化之间具有机制性和可预测性的联系。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.13484,
  title  = {Dislocation-mediated short-range order evolution during thermomechanical processing},
  author = {Mahmudul Islam and Killian Sheriff and Rodrigo Freitas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.13484},
  year   = {2025}
}

备注

15 pages, 5 figures. Acta Materialia (2025)