鎂單晶形變及微結(jié)構(gòu)演化行為分析.pdf

1、鎂及鎂合金是一種具有低密度和高比強度等優(yōu)良特性的輕金屬，但其有限的變形能力和低腐蝕抗性使其應(yīng)用受到了限制，鎂合金材料現(xiàn)有的使用狀況遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮其潛在優(yōu)勢。鎂及鎂合金是一種密排六方結(jié)構(gòu)金屬，相對于面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)的金屬，引起鎂中塑性變形的滑移系較少，因此塑性差已成為變形鎂合金加工與應(yīng)用上的一個瓶頸。鎂及鎂合金在拉伸和壓縮展現(xiàn)出不同的塑性變形機制，通常認(rèn)為鎂的最主要的塑性變形機制是孿晶和滑移。然而，鎂及鎂合金的內(nèi)在塑性變形機理非常復(fù)

2、雜，到目前為止還不是很清楚，這也是最近幾年對鎂及鎂合金的一個研究重點。
　　由于鎂單晶與鎂合金具有類似或相同的微結(jié)構(gòu)和變形特征，在微觀下研究鎂單晶的塑性變形機制是研究鎂及鎂合金的一個重要途徑。本文應(yīng)用分子動力學(xué)在原子尺度對鎂單晶進(jìn)行拉伸、壓縮和剪切來研究鎂及鎂合金塑性變形機制，以及通過對鎂單晶中不同缺陷與孿晶的相互影響研究其塑性變形機制內(nèi)在本質(zhì)及關(guān)系。主要內(nèi)容和結(jié)論包括:
　　1.采用分子動力學(xué)方法模擬鎂單晶在c軸拉伸和壓縮

3、時不同溫度下微觀變形機制及微結(jié)構(gòu)演化行為。模擬結(jié)果表明:拉伸時最主要的變形機制是{10(1)2}<10(1)1>型孿晶和型錐面滑移;壓縮時最主要的變形機制不是通常認(rèn)為的壓縮孿晶，而是型錐面滑移。此結(jié)果揭示了鎂單晶拉壓不對稱的微觀本質(zhì)。
　　2.采用分子動力學(xué)方法模擬鎂單晶受到剪切作用在不同溫度下微觀變形機制及微結(jié)構(gòu)演化行為。模擬結(jié)果表明:剪切時最主要的微觀變形機制是層錯和相變，相變區(qū)的原子密排面與原晶粒的密排面

4、保持平行，沒有發(fā)生轉(zhuǎn)角。
　　3.采用分子動力學(xué)方法模擬不同溫度下點缺陷、線缺陷和面缺陷在{10(1)2}孿晶長大中所起的作用。模擬結(jié)果表明:點缺陷和各類線缺陷對于孿晶運動的影響不太明顯。我們所研究的面缺陷在超低溫(5K)時阻礙孿晶長大，孿晶面不能越過面缺陷所在的位置;低溫和室溫(約150K-350K)時，當(dāng)孿晶界靠近面缺陷時，面缺陷對孿晶長大阻礙作用明顯，而當(dāng)孿晶界滑過面缺陷頭部后，面缺陷對孿晶長大阻礙作用減小;高溫時(350K