晶体取向和He浓度对bcc-Fe裂纹扩展行为的影响

摘要: 采用分子动力学模拟研究了300 K时不同He浓度下(0 0 1)[010]和(-1 2 1)[1 1 -1]两种bcc-Fe取向裂纹模型的扩展行为。结果表明，当模型中不存在He时，裂纹取向不同，裂纹扩展机制不同：(0 0 1)[010]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、相变、裂纹尖端沿相变区解理断裂；(-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、堆垛孪晶、孪晶尖端应力集中诱发多空洞合并断裂。 (-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹的屈服应力和应变大于(001)[010]取向裂纹，说明(-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹取向具有较强的抵制裂纹扩展的能力。He浓度对裂纹扩展行为的影响主要体现在2个方面：当He含量较低(0.9%原子分数)时，He的存在减缓了相变或者孪晶转变速率，降低了裂纹扩展速率；当He含量较高(6.0%原子分数)时，大量He团簇的存在促进了空洞形成，导致2种裂纹模型的断裂机制均变为He团簇诱发多空洞合并断裂，未出现相变或者孪晶。