金屬鎂中去孿晶過程與自間隙原子交互作用的分子動力學模擬

馬志超，湯笑之，郭雅芳

北京交通大學土木建筑工程學院力學系，北京 100044

由于密排六方金屬中可同時啟動的滑移系較少，因此孿生成為密排六方金屬中重要的塑性變形機制.鎂中的孿晶種類主要有拉伸孿晶以及壓縮孿晶[1?4].其中，拉伸孿晶是鎂中最常見的孿晶種類.在周期載荷下，拉伸孿晶呈現出顯著的去孿晶行為[5?11].2007 年Wang 和Huang[5]研究發現，預壓縮過程中產生的拉伸孿晶在后續拉伸變形中因去孿晶過程而消退；2013 年婁超等[11]的研究表明去孿晶行為可以明顯的改變AZ31 鎂合金的流變應力，并且引起織構變化使得軟取向變成硬取向，從而強化材料.可知，去孿晶行為是鎂及鎂合金疲勞損傷的重要微觀機理之一.

此外，金屬中廣泛存在著點缺陷，其遷移和聚集、與其它缺陷的交互作用對金屬的力學性能，特別是高溫蠕變力學性能產生影響[12?14].在密排六方金屬中，鋯可作為核反應堆的防護材料，所以鋯中的點缺陷一直備受關注[15?20].2007 年Serra 等[18]研究了剪切作用下金屬鋯中拉伸孿晶共格孿晶界在遷移過程中與間隙原子簇和空位簇的交互作用，指出間隙原子簇的存在阻礙了孿晶界的運動.對于金屬鎂，研究人員主要關注的是其常溫塑性加工方面的力學性能改善，因此與點缺陷相關的研究較少[21?23].2016 年Pasianot 等[21]用第一原理方法計算了七種密排六方金屬中自間隙原子穩定結構的形成能，并認為鎂中的自間隙原子最易以C 和S 構型存在.1991 年Monti 等[22]研究了鎂和鋯中晶……