本项目采用基于相场微弹性理论、派-纳模型和NEB法的模拟分析和实验方法研究了纳米多层膜中位错穿越扩散界面的阻力及其最低能量路径(MEP)。改进和完善了弹性与结构非均匀的各项异性连续介质的相场弹性模拟的理论,找到了一种普适的收敛解法。对半离散变分派-纳模型进行了改进,首次在半离散的连续介质模型中,进行了完全自洽的派-纳力(P-N力)的计算,发现了P-N力对不稳层错能的线性依赖关系。在此基础上建立了可以描述复杂位错网络、位错与界面表面以及孔洞的相互作用的各向异性介质中的相场位错模型,并编程实现,最终将程序并行化。研究了界面梯度对全位错的阻力的影响,也采用NEB法(Nudged Elastic Band Method)计算位错穿越界面的最低能量路径(MEP)。实验制备具有共格界面的Cu/Ni纳米多层膜,并通过热处理获得具有不同成分梯度的多层膜并测量其纳米硬度。实验与模拟数据的趋势是一致的,但具体数值的差别较大,这两方面的优化工作正在进行中。
英文主题词Nanoscaled multilayers; Dislocation transmission across diffuse interfaces; Peierls-Nabarro Model; Phase field microelasticity theory; NEB method.