【航宇大讲堂】不同结构位错的高速运动特性

作者:时间:2019-04-15浏览:309供图:审阅:来源:南京航空航天大学

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题目:不同结构位错的高速运动特性

亚洲通:魏宇杰教授(中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室主任)

时间:20194191430

地点:明故宫校区A18-529

主办单位:机械结构力学及控制国家重点实验室、校科协、航空学院

亚洲通简介:

    魏宇杰1997年北京大学力学系本科毕业,2000年在科学院力学研究所获硕士学位,2001-2006在麻省理工读博士并取得博士学位,2006-2008在布朗大学开展博士后研究,2008-2009在阿拉巴马大学机械工程系任助理教授。魏宇杰研究员2010开始在力学研究所任现职,是科学院百人计划入选者,目前任力学研究所副所长,非线性力学国家重点实验室主任。他主要研究内容为材料的塑性变形机理与界面力学行为,作为通信作者在Nature, Nature Materials, Rev. Mod. Phys,  PRL, PNAS, Nature Communications, Adv. Mater, Nano Letters, Acs Nano, JMPS, Acta Mater, PRB等国际学术期刊上发表SCI论文100余篇。现任中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室主任,中国科学院大学现代力学系系主任,教授。邮件: yujie_wei@lnm.imech.ac.cn

报告摘要:

    金属晶体的强度跟韧性很大程度上取决于位错的运动性质,特别是螺位错在材料的强度和变形能力中扮演重要角色。然而位错的速度极限和确切的速度–应力关系尚不明确。传统理论认为位错超声速运动所需能量具有奇异性,尽管后续的理论和模拟研究都表明位错可以超声速运动,但这些研究集中于刃位错。我们通过采用分子尺度计算和理论分析,研究了面心立方晶体中的不同结构的位错在高应变率下的高速运动特性,发现螺型全位错和螺型孪晶界不全位错都能稳定地以声速滑移,并都能超声速运动(超过三个各向异性剪切波速,如下图中的三个马赫锥所示)。我们同时发现位错的运动还与非施密特应力(不贡献分解剪应力RSS)有关,与传统施密特原理相悖。这项研究推翻了传统连续介质力学中对超声速位错的认知,确认了超声速螺位错的存在。该研究结果为晶体材料的动态力学行为,以及孪晶界面的位错运动提供更深入的理解。

参考文献

1.Shenyou Peng, Yujie Wei, Zhaohui Jin, Wei Yang, Supersonic screw dislocations gliding at the shear wave speed, Phys. Rev. Lett. 122, 045501-1-5, 2019.

2.Yujie Wei, Shenyou Peng. The stress-velocity relationship of twinning partial dislocations and the phonon-based physical interpretation. Science China Physics Mechanics & Astronomy, 60(11):114611 (2017).