剪切耦合晶界迁移中反常加速与尺寸效应

晶界(GB)迁移在多晶材料的热与力学响应中起着关键作用，尤其在呈现晶粒尺寸依赖特性的超细晶和纳米晶材料中。本研究通过原子尺度模拟，采用合成驱动力与剪切应力，考察了Ni中一组晶界的迁移行为。令人惊讶的是，某些剪切耦合晶界的位移并不遵循被广泛假设的与时间呈线性或近似线性的关系，而是表现出明显的加速趋势。此外，随着垂直于晶面的双晶尺寸增大，晶界速度显著下降。这些现象与驱动力的大小和类型无关，却与温度密切相关，且为剪切耦合晶界所特有，表现为沿剪切方向的动能分量上升。通过采用特定的边界条件，迁移中的加速与尺寸效应可大幅缓解。然而，动能的持续上升依然存在，导致晶界迁移的真实驱动力低于施加值。为此，我们提出一种基于双晶系统功-能关系的定量分析来提取真实驱动力的技术。计算所得真实迁移率表明，近期提出的迁移率张量在较大驱动力下可能并非对称。这些发现深化了我们对晶界迁移的理解，并提供了一种提取真实迁移率的方案，对晶界迁移相关现象（如裂纹扩展、再结晶和晶粒长大）的介观与连续尺度模拟至关重要。