文献中普遍认为，纳米尺度金属多层材料（MMNs）在不同机械载荷下的机械响应会受到组成层之间界面类型的影响。因此，理解界面如何影响金属多层的整体机械行为对于优化其在实际应用中的性能至关重要。许多研究已经考察了具有不同界面类型的金属多层材料在拉伸和压缩测试中的机械行为[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。例如，Gao等人[2]模拟了具有不同调制周期（λ）的Cu/Fe纳米多层薄膜的单轴拉伸。他们发现Cu/Fe多层薄膜的σ-ε曲线中存在两个屈服点，分别对应于界面Cu侧和Fe侧的位错形核。
Chauniyal和Janisch[3]、[4]在模拟不同方向的单轴拉伸试验时证明，γ/γ界面驱动了层状TiAl合金的塑性变形。此外，Lu等人[5]进行了单轴拉伸实验，研究了界面和调制周期对Cu/Ta纳米尺度金属多层材料（NMMs）变形机制的影响。他们发现Cu(111)/Ta(110)界面既可以作为位错形核的源，也可以作为阻碍位错运动的屏障。首先，位错在Cu层中形核并传播，导致第一次屈服；然后，位错在Ta层中形核并传播。
进一步的模拟研究[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]表明，具有半相干界面的双层系统在拉伸和压缩载荷下都是位错形核的源。其中，错配位错交叉点的节点可以作为位错在较软层中传播的形核位点。Shao等人[8]观察到，在平行于界面的双轴拉伸/压缩过程中，半相干{111} Cu–Ni界面处的位错节点会形核。研究表明，晶格位错的形核优先发生在这些节点处。然而，在拉伸和压缩过程中，体积膨胀节点转变为不同模式的不对称性被注意到。
错配位错的核心结构在影响错配位错与滑移位错的相互作用方式中起着重要作用。在Cu/Ni界面中，错配位错可能在界面平面内非常狭窄；而在Cu/Ag界面中则较宽。后一种情况下，宽的核心和紧密排列的错配位错有效地消除了局部相干应力，提高了位错的运动性，导致界面较弱。此外，Hoagland等人[9]证明，界面位错段在节点附近充当位错形核的源。然而，他们认为Cu-Ag界面的强度低于Cu-Ni界面，这种差异主要是由于Cu-Ag的错配参数较高，在移动的错配位错中减少了相干应力。Schwarz等人[14]确认，在Al/Ni双金属的压缩过程中，绝大多数位错形成于Ni层。
总之，许多实验和模拟研究表明，半相干界面对几种双金属的机械响应有显著影响，因为它们可以被视为拉伸和压缩测试中位错形核的源。
从另一个角度来看，体心立方（bcc）金属是一类以其高强度和在低温下的抗变形能力而闻名的金属。当bcc金属在任何机械应力下不可逆变形，超过弹性极限或屈服强度时，塑性变形通过两种主要机制发生：滑移变形、孪晶化或两者兼有。然而，在低温和较高应变下，孪晶化变形成为bcc晶体中最主要的变形方式[20]，这导致了它们的各向异性塑性。
根据作者的综述，关于bcc/bcc半相干界面对多层材料在拉伸和压缩载荷下的机械行为影响的研究尚不充分，只有少数关于bcc双金属的研究[12]、[13]、[18]、[19]。
Mi等人[12]通过分子动力学模拟研究了Fe(110)/W(110)界面的原子结构、拉伸性能和位错行为。他们观察到位错环从界面处形核，证明半相干界面是位错形核的源。Ding等人[13]评估了对称W/Fe界面的结构和机械强度。然而，他们的研究没有描述这种双层的整体塑性变形。
其他先前的原子级模拟明确考虑了不同晶体学方向上的bcc/bcc半相干界面的结构。例如，Chen等人的研究[17]考察了U–Zr双金属的不同错配位错模式。此外，[18]研究了W/Ta半相干界面处氦气泡的形核和生长，描述了(001)和(110)方向的界面缺陷。
关于具有bcc/bcc半相干界面的多层材料在单轴应力下的机械行为的研究有限，因此从不同角度进行进一步研究是必要的。在本研究中，我们选择了V-Fe双层材料，旨在通过分子动力学模拟了解bcc/bcc半相干界面对多层材料在平面内单轴拉伸和压缩过程中的机械响应的作用。
在本文的下一节中，将解释模拟方法和所有计算细节，第三节将展示结果，并在第四节进行讨论，最后在结论部分总结整个研究发现。
