位错与溶质原子的交互作用对合金材料的宏观力学行为影响颇大,微观上位错和溶质原子间的交互作用也影响着合金材料的变形方式。随着汽车工业的发展和汽车轻量化要求的迫切,对影响铝合金塑性成形性能的锯齿形屈服效应的研究显得非常重要。对位错和溶质原子的交互作用进行研究,可为合金材料的微观特征物理量与其宏观力学行为的衔接奠定一定的理论基础。本文从微观角度运用动态蒙特卡罗方法,模拟单个刃型位错和置换溶质原子之间的交互作用,主要内容如下:1.运用动态蒙特卡罗模型,对两种极限情况(位错始终静止和溶质浓度为零)进行模拟。当位错始终静止时模拟得到位错的中心处形成Cottrell气团,远离中心处也有溶质云层形成,同时也检验了模拟方法的可行性。2.动态模拟中假设溶质原子之间没有相互作用,得到在不同的外加应力下位错的运动特征和溶质原子的分布状态。结果表明,在较小的外加应力下,位错的运动受到溶质原子的迟滞作用很容易被钉扎;在较大的外加应力下,位错的运动基本不受溶质原子的影响;而中等的应力下位错的运动状态具有歧义性,速度出现高低跳跃的状态。3.研究了溶质原子浓度和溶质原子体积膨胀对位错运动速度和临界脱钉应力的影响。结果表明,随着溶质原子浓度和体积膨胀的改变,位错的运动速度存在高速和低速两个分支;位错的临界脱钉应力值随着溶质原子浓度和体积膨胀的增加而增加。4.当考虑溶质原子之间的相互作用,分析了溶-溶作用对对静态模拟中溶质原子的分布的影响,以及在动态模拟中对位错运动特征的影响。模拟结果反映出位错的钉扎和脱钉现象的并存,为从微观角度深入研究锯齿形屈服效应奠定了基础。