各向异性皮尔斯势垒对 Ni 中离散位错网络演化的影响

在低至中等应变率下，面内fcc 金属的塑性由位错的滑移控制，其表现为随应变而演化的复杂网络。考虑到 fcc 金属的弹性各向异性，位错运动特性也呈现各向异性（即位错特征角相关），这预计会显著影响位错网络的整体演化，从而影响这些材料的塑性响应。针对 fcc 金属皮尔斯应力各向异性的累积影响，本文使用离散位错动力学仿真研究了单晶镍的机械响应。对二十个初始位错网络进行研究，其在单向拉伸下变形至至少 0.9% 应变，并对特征相关动力学进行分析，发现仅限于接近螺旋特征位错段的塑性被抑制。虽然螺旋分量的皮尔斯应力提高了初始应变硬化率，但也导致位错段总体更长，与认为较长的固定段运动阻力较小且可能表现出较弱响应的推论相对。演示了一种非线性叠加原理，可在考虑森林应力和皮尔斯应力相关的强化效应时较好地预测硬化。进一步分析网络拓扑发现，使用不等式皮尔斯应力模拟的网络在变形过程中倾向于维持连通性。硬化率和网络连通性的普遍增加与位错运动的局部减弱相矛盾，后者主要发生在接近螺旋特征位错段上。