Cálculo eficiente de las energías de formación de escalones dobles en materiales BCC

ResumenEn materiales con estructura cristalina BCC el movimiento de dislocaciones de tipo tornillo a baja temperatura está asociado con la formación y el crecimiento de escalones en la línea de la dislocación. Para entender la movilidad de dislocaciones de tipo tornillo en estos materiales es muy importante la correcta predicción de las energías de nucleación de estos escalones. El cálculo a nivel atomístico de la mecánica de dislocaciones constituye un problema complicado desde el punto de vista tanto numérico como computacional. Este trabajo se centra en el cálculo de las energías de formación de distintas configuraciones de escalones dobles en cristales BCC y en ausencia de cargas exteriores. En nuestro modelo, basado en la teoría discreta de dislocaciones desarrollada por Ariza y Ortiz, la energía almacenada se calcula de forma eficiente mediante un algoritmo de programación basado en NVIDIA Compute Unified Device Architecture (CUDA). Los resultados obtenidos presentan un buen acuerdo con los calculados utilizando primeros principios y potenciales atomísticos, y los correspondientes a la teoría elástica de dislocaciones.

Motion of screw dislocations in BCC materials at low temperature is believed to be related to the formation of mobile kinks on the dislocation line. Therefore, the accurate prediction of kink nucleation energies is required to fully describe mobility of screw dislocations in these materials. Studies of fundamental dislocation processes at atomic length scale are numerically and computationally intensive problems. This work studies the calculation of zero-stress formation energies of kink-pair configurations for BCC crystals. Our model for stored energy associated to a dislocation line configuration is based on the theory of discrete dislocations of Ariza and Ortiz. Its value is computed efficiently using an algorithm developed on the NVIDIA Compute Unified Device Architecture (CUDA). Results confirm those obtained using atomistic potentials and first principles calculations, and those based on the continuum theory of dislocations.