[发明专利]获取双晶晶界能的方法

说明书

本发明提供了获取双晶晶界能的方法，包括以下步骤：(1)构建双晶的初始构型：将以[110]方向为X轴、[‑110]方向为Y轴、[001]方向为Z轴、(001)面为拟形成晶界面的模型沿z轴方向分为相同的两部分，然后两部分各自绕着x轴分别顺时针和逆时针旋转角度，即构成双晶的初始构型，其中，θ为0～180°；(2)沿晶界分离双晶晶粒；(3)对晶界处的重叠原子进行界定和删除；(4)获取原子总势能最低的能量最低构型；(5)能量最小化处理，得到势能最低的平衡模型；(6)利用平衡模型，计算得到双晶晶界能。由此，通过依次对初始构型中重叠原子进行界定和删除、使原子位移和最小化处理，得到了势能最低的平衡模型，可计算出较为可靠的双晶晶界能数值。

技术领域

本发明涉及双晶晶界能的技术领域，具体而言，涉及获取双晶晶界能的方法。

背景技术

一般地，晶界能指的是双晶与相同体系的单晶的能量差。晶界能越低，则该双晶结构上越接近单晶，晶界强度也越高。目前已知的强度最高的晶界为Σ3的共格孪晶界(CTB)。对于铜，除了共格孪晶界，倾转对称晶界的晶界能的合理范围在400-700mJ/m²之间。

获得双晶晶界能的方法多种多样，但建出来的初始构型普遍都存在晶界处原子重叠导致的晶界能异常升高的问题。而在实际晶体中，各处的原子都不可能存在重叠现象。无疑，由于原子重叠，晶界处的畸变程度异常升高，从而导致晶界能也极大地偏离合理范围。

发明内容

本发明的主要目的在于提供获取双晶晶界能的方法，以解决现有技术中双晶晶界能极大地偏离合理范围的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了获取双晶晶界能的方法。该获取双晶晶界能的方法包括以下步骤：

(1)构建双晶的初始构型

将以[110]方向为X轴、[-110]方向为Y轴、[001]方向为Z轴、(001)面为拟形成晶界面的模型沿z轴方向分为相同的两部分，然后两部分各自绕着x轴分别顺时针和逆时针旋转角度，即构成双晶的初始构型，其中，θ为0～180°；

(2)沿晶界分离双晶晶粒，得到下层晶粒和上层晶粒；

(3)对晶界处的重叠原子进行界定和删除；

(4)通过赋予原子微小位移来获取原子总势能最低的能量最低构型；

(5)对所述能量最低构型进行能量最小化处理，得到势能最低的平衡模型；

(6)利用平衡模型的原子总势能、单个原子势能、原子个数和晶界面积，计算得到双晶晶界能。

由此，通过依次对初始构型中重叠原子进行界定和删除、使原子位移和最小化处理，得到了势能最低的平衡模型，可计算出较为可靠的双晶晶界能数值。

进一步地是，步骤(2)：以z＝0为晶界，将双晶沿晶界划分为两个区域，分别为region1和region2，其中，region1是z＜0的部分，即下层晶粒；region2是z＞0的部分，即上层晶粒。

进一步地是，步骤(3)：删除region1和region2的重叠部分中原子间距≤截断半径的两个原子中的至少一个。

进一步地是，所述截断半径的取值范围为0.05a₀～0.7a₀，截断半径的取值次数为至少5次，变化率为0.05a₀的倍数，a₀为晶格常数。

进一步地是，步骤(4)：所述的微小位移为内的随机数。

进一步地是，随机进行多次位移，并计算每次位移后的原子总势能，选择原子总势能最低的构型为能量最低构型。