[发明专利]一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法

权利要求书

1.一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立用于模拟过饱和空位演化的含有位错和空位的α-Fe超晶胞模型；

S2、基于扩散分子动力学计算不同温度下空位长时间演化后的α-Fe超晶胞模型中空位浓度分布，所述长时间为大于微秒尺度；

将弛豫后的α-Fe超晶胞模型，以位错线纵向为圆心，以柏氏矢量的模长为半径增量作同心圆环，然后统计位错现两侧每个半圆环内的空位浓度，得到位错周围空位浓度随距离的分布；

所述通过扩散分子动力学计算位错附近空位的设定时间演化，其亥姆霍兹自由能方程为：

其中，X_i为平均位置，α_i为每个位点的高斯宽度参数，c_i为每个原子位点的占据概率，w为高斯平均对势，ψ_i为电子密度，E_Fe为嵌入函数,N为系统总的原子数，k_B为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,Λ_T为热力学德布罗意波宽；

所述通过扩散分子动力学计算位错附近空位的长时间演化，其空位扩散主方程为：

其中，f_ij为相邻原子位点的形成能差，τ为无量纲扩散时间尺度；

S3、以及计算不同温度下α-Fe超晶胞模型中空位-位错交互作用能在位错附近随距离的分布；

所述计算空位-位错交互作用能，其方程为：

U_int＝kTln(c₀/c)

其中，U_int为空位-位错交互作用能，T为绝对温度，k为玻尔兹曼常数，c₀为平均空位浓度，c为准平衡态下位错周围空位浓度；

S4、对空位弛豫前后的α-Fe超晶胞模型进行单轴拉伸变形，计算位错的Peierls应力；

S5、通过对比空位弛豫前后不同滑移系的位错Peierls应力，判断位错启动难易程度及晶体塑性变形行为。

2.根据权利要求1所述的一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法，其特征在于，步骤S1中所述α-Fe超晶胞模型为刃位错的α-Fe超晶胞模型或螺位错的α-Fe超晶胞模型。

3.根据权利要求1所述的一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法，其特征在于，步骤S1中含有位错的α-Fe超晶胞模型中设随机分布的过饱和浓度的空位缺陷。

4.根据权利要求1所述的一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法，其特征在于，步骤S4中对空位弛豫前后的α-Fe超晶胞模型进行单轴拉伸变形，得到应力应变曲线，所述位错的Peierls应力为应力应变曲线的第一个峰值。

5.根据权利要求1所述的一种分析位错附近空位扩散条件下α-Fe塑性的方法，其特征在于，步骤S5中所述不同滑移系分别为{110}111、{112}111、{123}111。