孿晶和堆垛層錯(cuò)對(duì)納米晶金屬材料力學(xué)性能影響的模擬.pdf

1、納米材料作為一種新型的材料，以其優(yōu)異的力、電、磁、光學(xué)和化學(xué)等宏觀特性以及在宇航、電子、冶金、化工、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了全世界的廣泛關(guān)注。與普通的粗晶金屬相比納米晶金屬，具有許多不同的性質(zhì)和優(yōu)良的性能。一般情況下一種材料可以具有很好的韌性，或者很高的強(qiáng)度，但很難兩者兼而有之，通常是材料的強(qiáng)度越高，韌性就越差;韌性越好，強(qiáng)度一般就越低。對(duì)同一種材料來說，提高其強(qiáng)度往往是以降低其韌性為代價(jià)。近年來的一些研究結(jié)果表明，當(dāng)晶粒細(xì)化為納米尺度后

2、，由于塑性變形機(jī)制的不同，可以通過在納米晶材料中保留一部分微晶，來實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度高韌性的結(jié)合。在變形過程中，納米尺度的晶粒可以保證材料具有很高的強(qiáng)度，而微晶可以穩(wěn)定金屬的塑性變形。因此理解納米晶金屬的微觀結(jié)構(gòu)與其表現(xiàn)出的力學(xué)性能之間的關(guān)系，從而從微觀上揭示變形機(jī)理對(duì)于設(shè)計(jì)滿足一定應(yīng)用要求的材料具有根本性的意義。
　　本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法，選用EAM勢(shì)函數(shù)，主要對(duì)典型的納米晶體FCC金屬（金屬材料Al）的力學(xué)性能展開系統(tǒng)而深入的研究。

3、具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)首先對(duì)FCC金屬Al的性能進(jìn)行研究。包括研究其單晶、不同厚度孿晶、不同厚度堆垛層錯(cuò)對(duì)材料的影響，研究這三種結(jié)構(gòu)在不同溫度時(shí)的變形行為。揭示出材料在變形過程中，位錯(cuò)與晶粒界面、位錯(cuò)與堆垛層錯(cuò)、位錯(cuò)與孿晶界面等相互作用的微觀機(jī)制。
　　(2)其次研究了裂紋對(duì)FCC金屬Al孿晶性能的影響進(jìn)行研究。在此過程中，研究單晶Al中加入裂紋和孿晶、以及加入不同方向裂紋（其中包括裂紋方向與共格孿晶界面CTB平行和