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面心立方金属中最短的点阵矢量,因此也是最容易形成位错的柏氏矢量是a/2<110>,结合原子面排列规律可知,面心立方金属的刃型位错应该是由两层原子面相邻排列组成的。然而目前的研究报道对这一结果各持己见,认识不一,因此深入研究面心立方金属刃型位错的原子组态不仅具有理论意义,而且对于理解材料的塑性变形机制、强化机理以及其他物理化学性能具有实际意义。本文利用分子动力学方法,使用EAM(Embedded-atom method)势,在0K下模拟了面心立方金属Cu的刃型位错,研究了刃型位错的组态和能量。本文以建模、面心立方金属Cu中位错产生对晶体体积的影响以及Cu中刃型位错、扩展位错、螺型位错和混合型位错的组态和能量这三个方面的问题为线索,以面心立方金属Cu中刃型位错的组态为重点,对不同状态下Cu中各种常见类型位错的组态和能量进行了研究。虽然文中以金属Cu为例进行研究,但得到的大部分定性结论对于其他面心立方金属同样适用。综合模拟结果,得到以下主要结论:(1)面心立方金属Cu产生刃型位错导致晶体体积变大,产生螺型位错不引起晶体体积的变化,产生混合型位错后晶体体积膨胀最大,这可能是因为混合型位错产生时挤入晶体内部的原子层数较多造成的。(2)面心立方金属Cu中两个半原子面相邻排列的刃型位错组态是不存在的,它会自动分解为扩展位错,且该过程自发进行,不需要额外的激活能,位错分解后晶体能量降低,符合能量最低原理。(3)基于对面心立方金属Cu、Au、Ag、Al、Ni、Pd的刃型位错和扩展位错的研究,可以推断面心立方金属中的全位错会自动分解为扩展位错,不同类型的全位错分解后滑移面产生的两个能量峰值各不相同。能量峰值的差异不仅与能峰处原子所处的近邻层相对位置有关,而且与全位错类型也有关。(4)基于对面心立方金属Cu凝固模型的研究,认为相比于单纯一种类型的位错,在多种位错共存的条件下,面心立方金属Cu位错周围的原子能量会升高,全位错分解后的扩展位错宽度会减小。