晶體缺陷影響鎢力學(xué)行為的分子動力學(xué)研究.pdf

1、在晶體材料中缺陷無處不在，研究缺陷對納米材料物理和力學(xué)性能的影響具有重要意義。為了研究晶體缺陷對納米晶鎢力學(xué)性能的影響，本文采用分子動力學(xué)方法從原子尺度分析了位錯、孿晶以及晶界等晶體缺陷的力學(xué)行為，研究了鎢中位錯的運動方式，孿晶的形核生長機制及不同晶界對雙晶鎢力學(xué)行為的影響。
　　首先，依據(jù)位錯的線彈性位移場建立了刃型位錯模型，并通過理論應(yīng)力場分布驗證了刃型位錯模型的合理性。通過單軸拉伸使位錯運動研究了位錯運動方式，得到了0K下刃

2、型位錯整體直線移動，表現(xiàn)出位錯滑動與位錯變寬交替進行的特點，位錯運動的派-納應(yīng)力為4.14GPa；298K下刃型位錯通過形成彎折的方式呈“之”狀連續(xù)滑動，刃位錯開動的臨界切應(yīng)力為2.98GPa。降低溫度將使刃位錯形成彎折的能力降低，位錯滑移困難，從而增大鎢單晶體的脆性。
　　其次，研究了不同溫度下含位錯納米單晶鎢壓縮的變形過程，結(jié)果表明，各溫度下隨著壓縮應(yīng)力增大晶體的變形均表現(xiàn)為位錯滑移-材料硬化-孿生變形的過程。孿晶通常于表面的

3、滑移臺階處形核，77K、298K與800K下的孿生參數(shù)均為<111>/{121}，晶體的屈服強度分別為61.1GPa、52.54GPa與35.97GPa。與不含位錯的鎢單晶體相比，相應(yīng)溫度下的屈服強度分別降低了18.61GPa、4.01GPa與2.52GPa。溫度越低可動位錯的存在對于促進鎢晶體變形而改善韌性的作用越顯著。
　　最后，研究了晶界以及晶界取向?qū)﹄p晶鎢納米柱壓縮變形的影響。298K下和800K下<110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶

4、鎢納米柱壓縮變形過程中塑性變形均以應(yīng)力集中處形核的孿生變形為主，孿生通過孿生位錯a/6[111?]的運動不斷進行，但是298K下僅在加載兩端有孿晶，而800K下在晶界處也有孿晶形核，并且受該孿晶孿生切變的影響<110>90°扭轉(zhuǎn)晶界偏轉(zhuǎn)了35.3°。晶界方向?qū)?110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形過程也會造成影響，當(dāng)晶界與加載方向垂直時，在晶界兩側(cè)的晶粒中同時出現(xiàn)孿晶；而晶界與加載方向平行時，由施密特因子較大的晶粒中先有孿晶形核，之后