晶界运动展现玻璃形成液体的动力学
材料科学
2015-05-13 v1 统计力学
摘要
多晶材料可视为由薄的非晶晶界(GB)区域分隔开的晶态颗粒或晶粒的复合体。虽然GB在低温下已被详尽研究，这些区域会分解成可测量的复杂有序结构，但在较高温度下，当GB表现出显著迁移率、结构无序且实验表征方法受限时，人们对它们的了解要少得多。分子动力学(MD)模拟可达到的时间和空间尺度使得该方法适用于研究高温下GB的动力学和结构性质。在本研究中，我们使用MD模拟来确定GB动力学如何随温度和施加应力变化。长期以来，基于多晶材料的加工特性，人们假设GB与玻璃形成液体具有共同特征。我们发现这一建议得到了显著支持，证据包括类弦集体运动、原子运动的瞬态笼蔽效应以及GB迁移率的非阿伦尼乌斯(Vogel-Fulcher)温度依赖性。显然，GB区域中的原子无法同时相对于竞争晶粒有序化所造成的挫败是导致这种惊人相似性的原因。晶粒被挫败流体包裹的多晶材料范式为多晶材料提供了一个强大的概念模型，为改进对其材料性质的控制指明了方向。
引用
@article{arxiv.0807.4926,
title = {Grain Boundary Motion Exhibits the Dynamics of Glass-Forming Liquids},
author = {Hao Zhang and David J. Srolovitz and Jack F. Douglas* and James A. Warren},
journal= {arXiv preprint arXiv:0807.4926},
year = {2015}
}
备注
Plan to submit paper to Proceedings of the National Academy of Science (USA)