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弹性驱动的异常晶粒生长的相场建模

材料科学 2026-07-06 v1 应用物理 计算物理
作者: Yazhuo Liu , Yin Zhang , Kunqing Ding , Yichen Yang , Alejandro Barrios , Xavier Maeder , Olivier Pierron , Xing Liu , Ting Zhu
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摘要

晶粒细化的金属通常表现出高强度，但其工程应用常常受到热机械载荷下晶粒粗化的限制。最近的实验揭示了超细晶Ni薄膜在室温循环载荷下的异常晶粒生长（AGG）。与通常需要显著塑性变形或高温的传统AGG不同，这种现象发生在宏观弹性变形范围内。这种AGG的特征在于与加载方向对齐的面内<100>取向的晶粒优先生长。在这里，我们通过结合相场模拟和微观力学分析来研究其潜在的物理机制。结果表明，弹性能量降低为这种取向选择性晶粒生长提供了热力学上合理的驱动力。相场模拟揭示了AGG的演化动力学，并证实了局部晶粒几何形状和应力状态在决定晶粒生长路径中起着关键作用。通过将该框架应用于具有不同弹性各向异性的系统，我们建立了一种研究多晶材料中弹性驱动AGG的通用方法。

关键词

异常晶粒生长 相场建模 弹性能量 微观力学 薄膜 晶粒生长

引用

@article{arxiv.2607.05298,
  title  = {Phase-field modeling of elastically driven abnormal grain growth},
  author = {Yazhuo Liu and Yin Zhang and Kunqing Ding and Yichen Yang and Alejandro Barrios and Xavier Maeder and Olivier Pierron and Xing Liu and Ting Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.05298},
  year   = {2026}
}