镁中$\langle c+a \rangle$位错的第一性原理研究

我们使用第一性原理密度泛函理论研究了Mg中锥面-I和锥面-II滑移系的广义层错能面。我们证明，滑移方向法向原子运动的额外弛豫使得能够在广义层错能（GSFE）曲线中找到合适的局部极小值。层错能计算表明，锥面-I位错的形成比锥面-II位错在能量上略为有利。计算所得的锥面-II GSFE曲线还表明，完整的锥面-II位错会分解为Stohr和Poirier（SP）构型，该构型由两个$\frac{1}{2}\langle c+a \rangle$偏位错$\frac{1}{6}[11{\bar2}3] + \frac{1}{6}[11{\bar2}3]$组成；而锥面-I GSFE曲线虽然也具有一个局部极小值，却不会分解为相同的SP构型。我们在此报告了从$\{10{\bar1}2 \}$孪晶界发出的这些偏位错的观察结果。利用Mg的MEAM势进行MD模拟，我们发现完整的锥面-II $\langle c+a \rangle$位错分裂为两个等值的偏位错$\frac{1}{6}[11{\bar2}3] + \frac{1}{6}[11{\bar2}3]$，间距约22.6 $\AA$。我们揭示完整的锥面-I $\langle c+a \rangle$位错也分解为两个等值的偏位错，但位于交替的$(30{\bar3}4)$和$(30{\bar3}2)$面上，其伯格斯矢量分别为$\frac{1}{6} [20{\bar2}3]$和$\frac{1}{6} [02{\bar2}3]$，被一个30.4 $\AA$宽的层错分隔。当施加应力时，扩展锥面-II位错的刃型和混合型位错可在其滑移面上运动；然而，具有类似特征的锥面-I位错则不能。