迁移弯曲晶界与孔洞相互作用的分子动力学研究

来源：机械工程学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：刘晓晖, 刘庆冬

单位：1. 上海交通大学材料科学与工程学院 上海 200240;2. 上海交通大学材料改性与数值模拟研究所 上海 200240

摘要：近期研究表明，晶界能够溶解孔洞进而实现材料的自愈合。但目前报道仅限于平直晶界，尚缺乏对弯曲晶界与孔洞相互作用的研究。以面心立方结构金属Au为研究对象，对Σ5 36.87° <100>大角度倾转弯曲晶界在迁移过程中与孔洞的相互作用开展了分子动力学模拟。研究发现，在晶界与孔洞接触的初期，Gibbs-Thomson(GT)效应促使晶界快速压缩孔洞。后期，孔洞对晶界的拖拽效应有助于延长扩散时间，进而促进孔洞愈合。当孔洞足够小或温度足够高时，GT效应能够使弯曲晶界直接愈合孔洞。此外，弯曲晶界的曲率越小，迁移速度越慢，与孔洞相互作用的时间也越长，越有利于孔洞愈合。与曲率驱动迁移的弯曲晶界相比，在相同温度和迁移速度条件下，剪应力驱动迁移的平直晶界具有更强的愈合孔洞能力。

关键词：弯曲晶界,界面,孔洞愈合,扩散,分子动力学模拟；

基金资助：国家重点研发计划(2018YFA0702900)和中核集团领创科研基金资助项目。