納米晶鐵和鉭在單向拉伸載荷作用下的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文納米晶鐵和鉭在單向拉伸載荷作用下的分子動力學(xué)模擬姓名：潘志亮申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：固體力學(xué)指導(dǎo)教師：李玉龍20060403蕾站工t 土事齲士簟位話盤 I I I I I ———— 1 1 1 _M o l e c u l a r d y n a m i c s s i m u l a t i o n s o f n a n o c r y s t a l l i n eT h ＆F e u n d e r u

2、n i a x i a l t e n s i o nA b s t r a c tU s i n g m o l e c u l a rd y n a m i c s s i m u l a t i o n ，w e h a v e i n v e s t i g a t e d t h e m e c h a n i c a lp r o p e d i e sa n dt h e m i c r o s t r u c t u r

3、 a l e v o l u t i o n o fn a n o c r y s t e d l i n e T a & F e ( g r a i ns i z ev a r i e sf r o m3 ．2 5 n l n t o 1 2 ．9 9n mf o rT aa n d v a r i e sf r o m2 ．8 2 n mt o 8 ．4 7 n r n lu n d e ru n i a x i a lt

4、e n s i l el o a d i n g ．T h er e s u l t ss h O W t h a lt h ee l a s t i cm o d u l u s o f n a n o c r y s t a l l i n eF e & T a , w i t h n e a r l yz e r op o r o s i t y , h a s al i n e a rr e l a t i o n s

5、h i pw i t h t h e r e l a t i v ed e n s i t y o ft h es a m p l e s ．T h et e n s i l es t r e n g t ho fb o t hF e a n dT ai n c l ' e a s e s a s t h eg r a i ns i z e i Si n c r e a s e d f o rt h eg r a i ns i

6、z er e g i o ns t u d i e d ．r e v e a l i n g a r e v e r s eH a l l —P e t c he f f e c t ．T h es i m u l a t i o nr e s u l t so f n a n o c r y s t a l l i n eT ai n d i e a t et h a tt h ey i e l ds t r e s so f T a

7、i n c r e a s e sw i t h i n c r e a s i n g s t r a i n r a t e ( 2x1 0 7 —2 ×1 0 9 S 一’) o r d e c r e a s i n g t e m p e r a t u r e( 1 0 4 1 5 0 0 K ) ．G r a i n r o t a t i o n ．g r a i nb o u n d a r ys l i d

8、 i n go rm o v e m e n ta n dd i s l o c a t i o nm i g r a t i o n a r eo b s e r v e d d u r i n g t h ed e f o r m a t i o n p r o c e s s o f F e & T a s a m p l e s ．T h e r e s u l t so fs i m u l a t i o n sp

9、e r f o r m e d a tn e a r l yz e r o t e m p e r a t u r ed e m o n s t r a t et h a ts t r e s s - i n d u c e dp h a s et r a n s i t i o n sf r o mb o d y —c e n t e r e dc u b i c ( B C C ) t o f a c e - c e n t e r

10、 e dc u b i c ( F C C ) a n dh e x a g o n a lc l o s e - p a c k e d ( H C P ) s t r u c t u r e st a k ep l a c ed u r i n gt h ed e f o r m a t i o np r o c e s so f b O m F ea n d T a , a n dt h em a x i m u m f r a

11、c t i o no f F C C a t o m sv a r i e sl i n e a r l yw i t ht h et e n s i l es t x e n g t h ．f r o mw h i c h w e c a nc o n c l u d et 1 1 a ta c r i t i c a ls t r e s se x i s t sf o rt h e p h a s et r a n s i t i

12、 o n t O t a k e p l a c e ．S t r a i n r a t e m a yn o ti n f l u e n c e t h em a x i m u mf r a c t i o n o fF C C ＆H C P a t o m ．h o w e v e r , i t w i l li n f l u e n c e t h e s t r a i na tw h i c h p h a s e

13、t r a n s i t i o n b e g i n st oO c c R r ．I n t e r - g r a n u l a rf r a c t u r eW a s c l e a r l yo b s e r v e di n t h ed e f o n - n a t i o np r o c e s so fn a n o c r y s t a l l i n e T a ，w h e r e a ss i

14、 m i l a r p h e n o m e n o n d i dn o tO C C u r r e m a r k a b l y d u r i n gt h ed e f o ·r m a t i o no f F e ．I nt h er a n g eo f s i m u l a t i o n sp e r f o r m e d h e r e ，t h es t r a i na tw h i c h

15、 t h ec r a c kf o r m a t i o ni Si n i t i a t e di S s e e nt ob en o ta f f e c t e db yt h ea v e r a g eg r a i ns i z e ．b u ti n f l u e n c e db yt h e s t r a i nr a t ea n dt e r n p e r a t u r e ，T w i n i n

16、 gi Sa l S O c l e a r l yo b s e r v e di nt h es i r e u l a t i o n so f T a ．S i m i l a r t o n a n o c r y s t a U i n e F C C m e t a l s ．t h e d e f o r m a t i o n m e c h a n i s m o fn a n o c r y s t a l l i

17、 n eB C C m e t a l sC a nb ee x p l a i n e d 嬲b e i n gd o m i n a t e db yg r a i nr o t a t i o n ．g r a i n b o u n d a r ys l i d i n g o r m o v e m e n ta n d d i s l o c a t i o n m i g r a t i o n ．N o n e t h

18、e l e s s ，w h e nt h ef l o w s t r e s s i s g r e a t e n o u 曲，p h a s e t r a n s i t i o n w i l l o c c u rt o a c c o m m o d a t e t h ed e f o r m a t i o no fb o t hF ea n dT a ：i n a d d i t i o n 。d u r i n

19、gt h ed e f o r m a t i o np r o c e s so fT a ,i n t e r - g r a n u l a r f r a c t u r ei sa l S Oa n e f f e c t e dm e c h a n i s m t h r o v } g ht h e f o r m a t i o n o f w h i c h al a r g ec o m p o n e n t o

20、 f t h es t r a i ni sa c c o m m o d a t e d ．，n I ct w o l a t e rm e c h a n i s m s a r eq u i t ed i f f e r e n tf r o mw h a th a v eb e e no b s e r v e di n t h es i r e u l a t i o n so f n a n o c r y s t a l

21、l i n eF C Cm e t a l s ．K e y w o r d s ：M o l e c u l a rd y n a m i c s ；n a n o e r y s t a l l i n e F e ；n a n o e r y s t a i l i n eT a ；i n t e r - g r a n u l a rf r a c t u r e ；d e f o r m a t i o nt w i n n