金属镁中去孪晶过程与自间隙原子交互作用的分子动力学模拟

马志超，汤笑之，郭雅芳

北京交通大学土木建筑工程学院力学系，北京 100044

由于密排六方金属中可同时启动的滑移系较少，因此孪生成为密排六方金属中重要的塑性变形机制.镁中的孪晶种类主要有拉伸孪晶以及压缩孪晶[1−4].其中，拉伸孪晶是镁中最常见的孪晶种类.在周期载荷下，拉伸孪晶呈现出显著的去孪晶行为[5−11].2007 年Wang 和Huang[5]研究发现，预压缩过程中产生的拉伸孪晶在后续拉伸变形中因去孪晶过程而消退；2013 年娄超等[11]的研究表明去孪晶行为可以明显的改变AZ31 镁合金的流变应力，并且引起织构变化使得软取向变成硬取向，从而强化材料.可知，去孪晶行为是镁及镁合金疲劳损伤的重要微观机理之一.

此外，金属中广泛存在着点缺陷，其迁移和聚集、与其它缺陷的交互作用对金属的力学性能，特别是高温蠕变力学性能产生影响[12−14].在密排六方金属中，锆可作为核反应堆的防护材料，所以锆中的点缺陷一直备受关注[15−20].2007 年Serra 等[18]研究了剪切作用下金属锆中拉伸孪晶共格孪晶界在迁移过程中与间隙原子簇和空位簇的交互作用，指出间隙原子簇的存在阻碍了孪晶界的运动.对于金属镁，研究人员主要关注的是其常温塑性加工方面的力学性能改善，因此与点缺陷相关的研究较少[21−23].2016 年Pasianot 等[21]用第一原理方法计算了七种密排六方金属中自间隙原子稳定结构的形成能，并认为镁中的自间隙原子最易以C 和S 构型存在.1991 年Monti 等[22]研究了镁和锆中晶……