[发明专利]基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法

权利要求书

1.一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据重位点阵理论建立初始晶界模型，并弛豫之；计算晶界附近格点缺陷形成能，并以最小缺陷形成能所处的位置确定缺陷最稳定占据位置；

步骤S2：确定最小晶界结构的结构单元尺寸、原子坐标、缺陷占据坐标；

步骤S3：设定平行晶界方向最小结构单元复制数；

步骤S4：复制缺陷占据坐标，复制最小结构单元坐标，生成缺陷随机占据序列；

步骤S5：对于其中某个占据序列，修改结构单元中原子坐标；

步骤S6：设置平行晶界方向晶粒相对滑移步长、步数；

步骤S7：对于某个滑移量，相对滑移晶粒；

步骤S8：弛豫滑移后的晶界模型；

步骤S9：计算晶界能密度，先判断是否已经达到最大滑移量，若未达到最大滑移量，则回到步骤S7重新设定滑移量，位移晶粒，若已经达到最大滑移量，则判断是否已遍历所有缺陷序列，若未遍历所有缺陷序列，则回到步骤S5重新设定占据序列，修改结构单元中原子坐标，若已遍历所有缺陷序列，则输出缺陷序列对应的缺陷比例、最小晶界能密度和晶界结构；

步骤S10：判断是否已遍历结构单元复制数，是则结束，得到最小晶界能和对应的结构，否则回到步骤S3，重新设定平行晶界方向最小结构单元复制数。

2.根据权利要求1所述的一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，在步骤S5后还包括：利用格点动力学蒙特卡洛方法弛豫构型。

3.根据权利要求2所述的一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，在利用格点动力学蒙特卡洛方法弛豫构型前，须事先构建缺陷在界面附近跃迁速率表格。

4.根据权利要求3所述的一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，所述格点动力学蒙特卡洛方法弛豫构型的方法，包括：

步骤S501：对于给定的界面，建立格点动力学蒙特卡洛LKMC格点与缺陷态之间的映射；

步骤S502：建立不同缺陷态之间跃迁速率表格，计算与其处于介于第一近邻和第二近邻之间的所有原子格点，采用NEB方法计算空位、间隙原子在LKMC晶格上所有态之间转变的能垒，进而转变成相应的速率。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，所述步骤S2中，缺陷形成能Ef的计算方法为：

其中，E₁和E₂分别是完美晶界以及含有缺陷的晶界总能，Ecoh是块体中格点内聚能。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于缺陷性质和多尺度模拟的晶界结构搜索方法，其特征在于，所述步骤S9中，晶界能密度计算方法为：

其中E为晶界核心区原子能量，E₀为同E相同原子数的块体区域能量，S为晶界面积，为平行晶界两方向模型尺寸的乘积。