鋁基準晶結構熱學與力學性能的分子動力學研究.pdf

1、準晶材料是只包含旋轉對稱性而不具有平移對稱性的特殊結構,它具有獨特的物理化學性質,已經引起了人們越來越多的關注。利用準晶的硬度特性將其作為合金強化相是它的重要應用,但隨著溫度變化準晶結構會發(fā)生與晶體相結構的可逆性轉變。因此了解和預測準晶結構材料的熱學與力學性能不僅對于新型準晶材料的發(fā)現(xiàn)和制備,而且對于現(xiàn)代工業(yè)中的應用都有重要的指導意義。本文應用改進的分析型嵌入原子模型(MAEAM)和分子動力學技術,研究了準晶體系的熱學與力學性能,主要包

2、括:二十面體AlNiRh準晶結構轉變?yōu)槊芘啪w結構的相變機制以及通過單軸拉伸研究了準晶結構的力學性能。單晶二十面體AlNiRh塊體微觀結構隨溫度變化的模擬表明:體系在溫度上升過程當中出現(xiàn)了兩次結構變化,溫度在600 K以下時體系保持穩(wěn)定,無明顯變化,結構中的二十面體只有少量的減少。加溫至600 K以上體系向無序化轉變,二十面體子結構消失,準晶結構轉變?yōu)榉蔷B(tài)結構,并且在此過程體系中有過渡相的BCC原子出現(xiàn)。至1100 K以上,體系中出現(xiàn)

3、了較多的FCC與HCP原子,過渡相消失,這與亞穩(wěn)準晶會在高溫下轉變?yōu)榫B(tài)相的結果一致。體系在1800K發(fā)生熔化。對AlNiRh納米絲在600K以下溫度進行單軸拉伸模擬過程表明,與傳統(tǒng)晶體的應力應變曲線不同,二十面體準晶的屈服強度較小,且體系的應力-應變曲線明顯分為應力上升、應力平穩(wěn)與應力下降三個階段,表現(xiàn)出良好的拉伸延性。團簇子結構在應力上升階段受應力作用結構消失,但是團簇中心Ni原子結構維持穩(wěn)定,在應變增大過程中有納米絲斷裂于頸縮位置