含初始缺陷的鎂單晶塑性變形機(jī)制的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、鎂及鎂合金的塑性變形機(jī)制一直是本課題組的研究重點(diǎn)，用納米尺度的晶體變形機(jī)制解釋宏觀材料性能更成為了力學(xué)及材料科學(xué)發(fā)展的趨勢。研究表明，鎂單晶試樣（尺寸介于2.1μm和100μm之間）在實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)出孿晶缺失現(xiàn)象，通常來講溫度、加載速率、幾何尺寸、表面條件、晶體初始缺陷等是影響孿晶形成的因素。長久以來密排六方金屬的孿晶尺寸效應(yīng)一直沒有很好的解釋。本論文著重研究晶體初始缺陷對鎂單晶c軸[0001]方向壓縮時(shí)產(chǎn)生的影響:
　　(1)運(yùn)用分

2、子動(dòng)力學(xué)方法，構(gòu)建含不同密度空位的鎂單晶模型，周期方向?yàn)閇(-1)2(-1)0]。對六組模型進(jìn)行了c軸壓縮模擬。在分析過程中，發(fā)現(xiàn)空位并不會(huì)因反復(fù)對模型弛豫而消失，空位密度確定后，可以相對穩(wěn)定地存在于模型當(dāng)中。并且，在模擬觀察中經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，空位密度低于0.05％時(shí)，沒有表現(xiàn)出隨著空位濃度增加而材料強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。對含空位的鎂單晶模型進(jìn)行壓縮時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)變形孿晶的出現(xiàn)。
　　(2)運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)方法，構(gòu)建含不同形狀邊界初始缺陷的鎂單

3、晶模型，周期方向?yàn)閇(-1)2(-1)0]。表面缺陷形狀分為，不同邊長的正方形，不同長寬比的矩形，邊長不同的等邊三角形表面缺陷。在對模型進(jìn)行壓縮模擬后發(fā)現(xiàn)，位錯(cuò)的形核位置與表面缺陷的大小、形狀都有關(guān)系，需要分情況討論。例如隨著矩形表面缺陷的增大，位錯(cuò)反而變得更加不易在某些矩形表面缺陷處形核。在壓縮模擬中，也并未發(fā)現(xiàn)變形孿晶的出現(xiàn)。壓縮時(shí)，主導(dǎo)含不同缺陷鎂單晶塑性變形機(jī)制的仍為錐面位錯(cuò)和基面層錯(cuò)。
　　(3)運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)