Numerical simulation of dislocation motion in icosahedral quasicrystals

Abstract

We have simulated shear deformation of an icosahedral model quasicrystal at elevated temperatures with molecular dynamics (MD). For the study of defects like dislocations and phason walls a new visualization method was developed. The generation of a dislocation loop was observed at a critical stress almost as large as the theoretical shear strength. Built-in dislocations started moving at a temperature-dependent critical stress considerably lower. While at zero temperature the dislocation propagated intermittently by large jumps its motion became viscous as temperature increased. The dislocation cores were considerably bulged out due to pinning at obstacles inherent in the structure. A calculation of the energy of a Peierls-Nabarro dislocation moved rigidly through the sample allowed us to determine the dominant obstacles. The results are set in relation to two different models of quasicrystalline plasticity.

Wir haben die Scherdeformation eines ikosaedrischen Modellquasikristalles bei verschiedenen Temperaturen mit Molekulardynamik simuliert. Um verschiedene Defekte wie Versetzungen und Phasonenwände zu untersuchen, wurde eine neue Visualisierungsmethode entwickelt. Bei kritischen Spannungen, die etwa der theoretischen Schubfestigkeit entsprachen, wurde die Bildung einer Versetzungsschleife beobachtet. Eingebaute Versetzungen setzten sich bei temperaturabhängigen kritischen Spannungen in Bewegung, die deutlich kleiner waren. Während bei Temperatur null die Versetzung sich sprunghaft bewegte, wurde ihre Bewegung mit zunehmender Temperatur viskoser. Die Versetzungskerne waren ausgebuchtet aufgrund von Wechselwirkungen mit strukturinhärenten Hindernissen. Eine Berechnung der Energie einer Peierls-Nabarro-Versetzung, die starr durch die Probe bewegt wurde. erlaubte die Bestimmung der dominierenden Hindernisse. Die Resultate werden diskutiert und in Bezug zu zwei verschiedenen Modellen der Quasikristallplastizität gesetzt.