剪切耦合晶界迁移是剪切作用下所发生的晶界滑移与迁移的耦合运动过程,该过程是导致晶粒长大和再结晶等宏观现象的主要原因之一,也是金属变形的一种重要和有效的机制。晶界在耦合运动过程中若与晶体中的微裂纹相遇,二者会发生显著的相互作用,深入研究二者相互作用的过程将会为了解这些缺陷在萌生初期愈合过程的机理提供一个新的视角。本文采用分子动力学模拟方法在原子尺度上研究了?-Fe中的剪切耦合晶界迁移运动机制以及合金元素Cr的影响,并且考察了剪切耦合晶界迁移与?-Fe及Fe-Cr合金中微裂纹的相互作用,主要工作包括:(1)开展了α-Fe中Σ9[110](221)晶界和Σ17[110](223)晶界在10K下的剪切耦合迁移模拟,并考察了温度和应变速率对耦合运动的影响。结果表明,Σ9(221)晶界和Σ17(223)晶界的耦合系数分别为0.591和-0.412,两种晶界均是通过结构单元之间的转换来实现耦合运动的。温度对晶界的剪切耦合迁移有较大的影响,两种晶界发生迁移的临界应力都随着温度的升高而降低,并且Σ9(221)晶界在300K及以上的温度下还发生了滑移。应变速率对晶界的剪切耦合迁移几乎没有影响。(2)开展了不同温度下剪切耦合晶界迁移与裂纹的相互作用过程的模拟,并分析了裂纹在晶界运动作用下愈合的机理。在10K、100K、300K、600K和900K模拟温度下,Σ9(221)双晶模型中的裂纹均能在剪切耦合晶界迁移的作用下愈合,晶界则在裂纹的钉扎作用下发生弯曲;温度越高,裂纹愈合速度越快,裂纹对晶界的钉扎效果越弱。而Σ17(223)双晶模型中的裂纹在上述温度条件下均难以愈合,裂纹对晶界的钉扎作用也不明显。裂纹在晶界上的不对称固定在裂纹愈合的过程中起到重要作用,在吸收裂纹的过程中,晶界的形态和结构均发生变化,厚度也显著增大。位错的发射和运动是微裂纹愈合的先决条件,通过位错从裂纹尖端发射并运动至自由表面,可使裂纹不断变小乃至完全愈合。(3)开展了不同Cr含量的Fe-Cr合金中的剪切耦合晶界迁移及其与裂纹相互作用的模拟,并探究了Cr原子影响耦合运动的机制。研究结果表明,Cr原子对晶界运动的影响是通过改变晶界结构来实现的。对于Σ9(221)合金晶界,当合金中Cr含量为3%及以上时,Σ9(221)合金晶界中有新的结构单元出现,晶界原子的排布方式发生了改变,因此晶界的迁移运动受到阻碍,并且在剪切耦合晶界迁移运动之外还伴随有滑移的发生。Σ17(223)晶界的结构不随合金中Cr含量的增加而发生变化,故运动方式也保持不变。Cr含量不同的Σ9(221)双晶模型中的裂纹均能在剪切耦合晶界迁移的作用下发生愈合,且Cr含量越高,裂纹愈合速度越快,而Cr含量不同的Σ17(223)双晶模型中的裂纹均难以完全愈合。