應(yīng)力作用下納米晶體材料小角度晶界位錯運動過程的研究.pdf

1、納米晶體材料相對于傳統(tǒng)材料具有獨特的機械性能，在機械加載過程中，許多納米晶體材料具有非常良好的彈塑性，關(guān)于其形成機制，目前已經(jīng)被廣泛研究。材料的微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的宏觀性質(zhì)，當納米晶體材料中的晶粒只有僅僅幾納米到幾十納米時，晶粒與晶粒之間的晶界以及組成晶界的位錯對于納米材料的塑性變形則起著很重要的作用。一般來說，納米晶體材料的塑性以及超塑性機制可分為以下幾種:普通的位錯滑移、沿晶界擴展蠕變、三晶界連接點旋轉(zhuǎn)變形、晶界滑移以及孿晶等等。這

2、些機制的激活大都基于納米晶體材料的晶粒尺寸。在本論文，依照二維位錯-向錯動力學(xué)，構(gòu)建了一個理論模型來描述形變中的納米晶體材料中小角度傾側(cè)晶界瓦解的過程。運用位錯彈性理論，計算了晶界位錯在應(yīng)力場中的受力，同時結(jié)合位錯動力學(xué)公式，計算晶界瓦解所需的臨界切應(yīng)力，并分析在瓦解過程中位錯整體的運動過程。本論文首次計算并模擬研究了同時受到x方向和y方向作用力的晶界位錯運動問題。通過這一系列的研究，可以揭示納米材料在塑性變形過程中具有大量的可移動的位

3、錯的形成機制。這有助于了解納米晶體材料的優(yōu)異的塑性性能。在本論文的計算模擬過程中，得到了如下結(jié)論:
　　1、對于單晶界位錯組態(tài)，晶界位錯在受到外應(yīng)力作用的時候，會由晶界兩端率先發(fā)射位錯，隨著應(yīng)力的增加，逐漸向晶界中間擴展，最終導(dǎo)致整個晶界瓦解。向錯強度的增加，會導(dǎo)致晶界瓦解難度的增加。
　　2、在單晶界處，得到一組柏氏矢量與x軸成45度夾角的斜排位錯組態(tài)。當不施加外力作用時，晶界位錯以中間位錯為中心順時針旋轉(zhuǎn)45度，成穩(wěn)定狀

4、態(tài)。當施加外力后，在外應(yīng)力增加的過程中，位錯整體會逆著柏氏矢量方向滑移。
　　3、對于雙晶界模型，可以分為雙晶界雙位錯組態(tài)模型和雙晶界單位錯組態(tài)模型。這兩組模型綜合研究發(fā)現(xiàn)，鄰晶界的存在都會導(dǎo)致小角晶界瓦解所需的臨界切應(yīng)力減小，即鄰晶界會有助于小角度晶界的瓦解。
　　4、同號的雙晶界單位錯組態(tài)模型中，晶界的存在能夠吸引鄰晶界位錯運動，促進鄰晶界的瓦解。異號的雙晶界單位錯組態(tài)模型中，晶界的存在起到排斥鄰晶界位錯運動的趨勢，但同