Atomsk双晶与多晶初始结构

下载结构、实际数据、全部脚本与参考结果。解压后进入附件目录，依次执行本文步骤；reference/ 保存本次结果，复跑写入 work/，重建模型前会把旧work移到work-history。

1 从晶粒位置与取向生成模型#

本篇用确定的晶粒中心和晶体取向生成 Al 双晶及四晶粒模型，再用 OVITO PTM+Grain Segmentation识别晶粒。它们都是未弛豫的Voronoi初始几何；几何模型生成成功不意味着晶界能已经计算。

2 准备FCC种子#

bash run.sh models
cat work/models/bicrystal.txt
cat work/models/polycrystal.txt

atomsk --create fcc 4.05 Al Al-unit.xsf

双晶文件的完整内容：

box 81 81 32.4
node 20.25 40.5 16.2 [100] [010] [001]
node 60.75 40.5 16.2 [430] [-340] [001]

box后面是Å单位的盒长；node给出晶粒中心坐标及三条晶向。第二晶粒由[430]、[-340]、[001]定义，绕z的取向差约36.87°。本例不把它自动命名为某个已经验证的对称Σ5晶界。

atomsk --polycrystal Al-unit.xsf bicrystal.txt bicrystal.cfg -remove-doubles 1.4

3 四晶粒的完整输入#

box 81 81 32.4
node 20.25 20.25 16.2 [100] [010] [001]
node 60.75 20.25 16.2 [430] [-340] [001]
node 20.25 60.75 16.2 [4-30] [340] [001]
node 60.75 60.75 16.2 [210] [-120] [001]

atomsk --polycrystal Al-unit.xsf polycrystal.txt polycrystal.cfg -remove-doubles 1.4

-remove-doubles 1.4 清理距离过近的重复原子，阈值单位Å；它不是能量最小化，也不能保证所有界面原子都已处于合理受力状态。生成后检查晶胞、原子数与近邻距离，再选择势函数进行弛豫。

4 用PTM取向识别晶粒#

bash run.sh analysis
bash run.sh render
ls work/ovito/*grains.xyz

from ovito.io import import_file
from ovito.modifiers import (PolyhedralTemplateMatchingModifier,
                             GrainSegmentationModifier)
p = import_file('polycrystal.cfg')
p.modifiers.append(PolyhedralTemplateMatchingModifier(output_orientation=True))
p.modifiers.append(GrainSegmentationModifier())
d = p.compute()
print(d.attributes['GrainSegmentation.grain_count'])
print(d.particles['Grain'])

Grain Segmentation依赖前一步PTM输出取向，不能省略。算法给出的晶粒ID是分类编号，跨两个独立文件时不保证ID相同；比较晶粒演化应按取向、位置或明确的跟踪规则匹配。

5 本次实际数量#

双晶PTM判为OTHER的界面原子有1280个，四晶粒有2664个；后续晶粒算法可把界面原子归到相邻晶粒。不能把OTHER数量直接解释为某种化学缺陷浓度。

参考：Atomsk多晶模式、OVITO晶粒分割。