位错是晶体中的一种线性缺陷。位错普遍存在于多种材料体系，如单质金属、合金、化合物、陶瓷等。现有的基于单质金属的位错理论解释了金属材料的实际强度大大低于理论强度的原因，认为金属在塑性变形中位错的滑移在它们经过的晶格中不引起化学成分的变化。然而，工程合金大多是由多组元合金相构成而且在使役过程中不可避免地发生塑性变形，因此，基于单质金属的位错模型既不能准确地描述位错在复杂合金相中的原子组态，也不能准确地描述它们在工程合金变形中的运动行为。由位错的运动引起的成分和结构的变化决定着材料的使役行为和寿命。在工程合金中，弥散分布的析出相通常具有复杂的晶体结构，因其对基体中位错滑移的阻碍从而使材料的强度得以提高。然而，在过去的几十年里，人们在珠光体钢及Al合金等多种工程合金中相继意识到小尺度的第二相在材料的形变过程中普遍发生部分分解。形变致使第二相的部分分解使得材料偏离了原来人们对其设计的组织结构及预期的使役行为，是材料科学与工程领域中经典的基础科学问题之一。
在前期工作(Sci. Rep. 3(2013)1039)基础上，我们采用分子动力学方法，系统研究了铝合金中Al2Cu第二相在不同滑移系中的运动行为。他们发现在复杂合金相中位错芯原子结构在不等价的滑移系中截然不同，使得Al2Cu中不同滑移系的位错行为强烈依赖于它们具体的滑移系类型，并且它们的物理细节差异显著。例如对[001](110)中的位错，位错滑移导致它在(110)滑移面上产生局域扭曲，进而破坏位错核心的化学键合结构，致使局域相分解； 而对于 [100]
和[110]
滑移系中的位错，它们在外应力的作用下均不能产生滑动，但位错核心结构发生扭曲并形成局域无序结构。这项工作不但使人们对复杂合金相中的位错及其滑移行为有了新的理解、为位错理论增添新的知识，同时也使人们对工程合金在形变过程中第二相的分解机制有了新的认识。对探索长期处于高载荷条件下的金属结构材料的性能、结构、以及成分设计具有重要意义(Sci. Rep. 3(2013)3157)。
该项工作的全文链接:
http://www.nature.com/srep/2013/131107/srep03157/full/srep03157.html
在原子尺度上给出Al2Cu中位错[001](110)在不同时间步长的结构特征、滑移行为和局部成分变化过程。符号^表示分位错 [001](110)。其中，图1(b)是结构弛豫后，每个原子按照其所受力的大小进行着色(0.0 eV/Å ~ 0.7 eV/Å)；图1(d)是时间步长9,000时，每个原子根据其中心对称参数(CSP)数值进行着色(13.0Å2 ~ 5.0Å2)。
