納米孿晶銅力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本研究在原子尺度上基于位錯(cuò)理論和分子動(dòng)力學(xué)模擬,研究了納米孿晶銅在單向拉伸載荷和壓痕作用下的力學(xué)性能,重點(diǎn)研究納米孿晶界(TB)提高材料力學(xué)性能的內(nèi)在機(jī)制,從原子尺度解釋TB在變形過程中所起到的強(qiáng)化和韌化機(jī)理,分析了不同TB取向?qū)Τ跏紡椥阅Ａ亢妥冃螜C(jī)制的影響,討論了TB作為潛在位錯(cuò)源的可行性。最后詳細(xì)研究了孔洞對(duì)納米孿晶銅彈性模量和屈服強(qiáng)度的影響。
　　 研究表明:完好的無初始缺陷的TB在均勻變形中并不能作為潛在位錯(cuò)源發(fā)射位錯(cuò);

2、但是在受到非均勻應(yīng)變時(shí),TB的共格關(guān)系將受到破壞同時(shí)在TB面上形成“臺(tái)階”狀缺陷,在接下來的變形中一些“臺(tái)階”處會(huì)有位錯(cuò)形核并向TB另一側(cè)運(yùn)動(dòng)。
　　 TB的遷移運(yùn)動(dòng)僅與TB面所受到的剪應(yīng)力有關(guān),與拉應(yīng)力的大小無關(guān),當(dāng)TB面上的剪應(yīng)力達(dá)到TB遷移的臨界剪應(yīng)力時(shí)TB沿其法線方向發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)。
　　 TB可以阻礙與其相交的滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),同時(shí)位錯(cuò)釘扎在TB上并與TB相互作用,隨著位錯(cuò)的塞積TB與位錯(cuò)相互作用處應(yīng)力增大導(dǎo)致

3、該處分解出沿著TB面滑動(dòng)的位錯(cuò),這就釋放了高度集中的應(yīng)力,有利于金屬晶體材料變形的韌性和延展性。
　　 在孔徑小于4m時(shí),孔洞所占體積含量比較小,孔洞對(duì)材料的彈性模量削弱很小,彈性模量隨孔徑的增大幾乎沒有變化,屈服強(qiáng)度則隨孔徑的增大呈現(xiàn)較大幅度的降低。分子動(dòng)力模擬顯示,在孔徑很小時(shí)(1m左右),材料的塑性變形由晶體內(nèi)滑移面的錯(cuò)動(dòng)來實(shí)現(xiàn),在整個(gè)塑性變形階段都沒有發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)從孔洞處形核?？锥催吘壧幨遣灰孜诲e(cuò)形核的潛在位錯(cuò)源。