矿物中的晶界：原子结构、相变及对多晶强度的影响
材料科学
2021-06-28 v1 计算物理
摘要
多晶材料中的晶界（GBs）与界面是材料科学领域的重要研究课题。尽管已有超过 50 年的研究历史，仍存在许多开放问题。研究界面结构的主要挑战在于其实验与理论观测及描述的极端复杂性。晶界处称为 complexions 的相态般状态的存在，需要付出更多努力加以研究。在此，我们以方镁石（MgO）中的 5[310](001) 晶界为例，展示晶界对多晶矿物性质的影响。利用扩展进化算法 USPEX 与现代机器学习原子间势的结合，我们探索了指定晶界的构型空间，并预测其可能的相态般状态。除被广泛研究的 CSL 型结构外，我们发现了若干具有不同边界平面原子密度的稳定 GB complexions。对结构晶界过剩体积的分析揭示了在垂直于边界平面施加拉伸时 GB 失效的连续阶段。我们的结果表明，即便在看似简单且被充分研究的材料中，界面化学与结构多样性也可异常丰富。我们此处观察到的现象并非 MgO 所特有，而应具普遍性。
引用
@article{arxiv.2106.13570,
title = {Grain boundaries in minerals: atomic structure, phase transitions, and effect on strength of polycrystals},
author = {Arslan B. Mazitov and Artem R. Oganov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.13570},
year = {2021}
}