[论文解读] Landscape of grain boundary migration in polycrystals

Jianfeng Hu|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2026

Microstructure and mechanical properties被引用 0

一句话总结

该论文分析多晶颗粒界面迁移动力学，解决实验与经典模型之间的冲突并提出一个广义迁移框架。结果显示迁移速度与曲率之间关联较弱，并强调晶粒边界步能的作用。

ABSTRACT

Grain boundary (GB) migration is a pivotal process that significantly impacts the development of microstructures, thereby influencing the practical performance of polycrystalline materials. Recent advances in 3D experimental techniques have revealed conflicts between observed GB migration behaviors and classical theoretical models. These contradictions raise two fundamental questions, namely, whether GB migration is linearly related to curvature, and how GB energy affect GB migration? Here, we provide a comprehensive analysis of GB migration dynamics in polycrystals and resolve these conflicts within a theoretical framework. Unexpectedly, in a polycrystalline system, the range of GB migration velocities shows little correlation with the magnitude of its curvature. The extent of the influence of GB energy on GB migration is revealed to mostly depend on GB step energy. Finally, a more general GB migration formula is derived to incorporate various driving forces beyond curvature.

研究动机与目标

• 解释为什么晶粒边界迁移决定多晶微观结构演化及材料性能。
• 解决三维实验观测与经典晶界迁移理论之间的冲突。
• 确定晶界能量与曲率如何影响多晶结构中的迁移。
• 开发包含多种驱动力的广义晶界迁移公式。

提出的方法

• 在多晶体系中分析晶界迁移动力学。
• 从框架中辨识迁移速度、曲率与晶界能量之间的关系。
• 分离晶界步能对迁移行为的影响。
• 推导一个更通用的晶界迁移公式，包含除了曲率以外的驱动力。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多晶结构中，晶界迁移速度与曲率之间的关系是什么？
• RQ2 晶界能量如何影响晶界迁移，晶界步能的作用是什么？
• RQ3 一个广义的晶界迁移公式是否可以包含除了曲率以外的驱动力？

主要发现

• 多晶结构中迁移速度与曲率的大小相关性较弱。
• 晶界能量对迁移的影响在很大程度上取决于晶界步能。
• 推导出一个通用的晶界迁移公式，包含除了曲率以外的多种驱动力。