扭轉(zhuǎn)力下金屬塑性行為的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，以面心立方（FCC）金屬塊體（Al和Ni）為對(duì)象，研究了在扭轉(zhuǎn)作用下其扭轉(zhuǎn)晶界的演化現(xiàn)象，以及雙金屬界面（Al和Ni）的演化現(xiàn)象。以納米尺度的體心立方（BCC）金屬（Fe）為對(duì)象，研究了純金屬納米線（Fe）在扭轉(zhuǎn)下的塑性變形機(jī)制，以及有扭轉(zhuǎn)晶界存在時(shí)納米線的塑性變形機(jī)制。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　?。?）、在扭轉(zhuǎn)力的作用下，我們分別研究了單金屬鋁和鎳在<100>，<110>和<111>取向上的扭轉(zhuǎn)晶

2、界在順時(shí)針扭轉(zhuǎn)和逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)下的演化行為。因晶粒的取向不同，它們的晶界結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)。在<100>方向上，扭轉(zhuǎn)晶界的初始位錯(cuò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出矩形的位錯(cuò)網(wǎng)，它是由兩組相互垂直的位錯(cuò)線構(gòu)成的。在<111>方向上，扭轉(zhuǎn)晶界的初始位錯(cuò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出三角形的位錯(cuò)網(wǎng)，它是由三組位錯(cuò)線組成的。在<110>方向上，不同的金屬表現(xiàn)出不同的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，鋁的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)是近似的矩形位錯(cuò)網(wǎng)，鎳的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)則是曲折的位錯(cuò)線組成的位錯(cuò)網(wǎng)。在逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)時(shí)，上述位錯(cuò)網(wǎng)都收縮，使得位

3、錯(cuò)密度增加；在順時(shí)針扭轉(zhuǎn)時(shí)，上述位錯(cuò)網(wǎng)都擴(kuò)大，使得位錯(cuò)密度減小。從中可以看出扭轉(zhuǎn)晶界在兩個(gè)方向上的演化結(jié)果是不對(duì)稱的。我們同樣研究了鋁鎳雙金屬界面在扭轉(zhuǎn)作用下的塑性變化行為，結(jié)果表明鋁鎳雙金屬界面的位錯(cuò)總是在界面內(nèi)傳播，并沒有向晶粒內(nèi)部傳播的趨勢(shì)。而單金屬扭轉(zhuǎn)晶界的位錯(cuò)不僅可以在晶界面內(nèi)傳播，它還可以向晶粒內(nèi)部傳播。對(duì)比兩種情況可以發(fā)現(xiàn)，在扭轉(zhuǎn)作用下雙金屬界面對(duì)晶界中位錯(cuò)的傳播有一定的抑制作用。
　?。?）、我們分別研究了在<10

4、0>,<110>和<111>取向上無缺陷鐵納米線和有扭轉(zhuǎn)晶界存在鐵納米線在扭轉(zhuǎn)力的作用下的塑性變形行為。對(duì)于無缺陷納米線，在<100>方向上，位錯(cuò)在納米線表面生成并向納米線內(nèi)部傳播，逐漸形成了鏡像的“C”型位錯(cuò)線；隨著扭轉(zhuǎn)的繼續(xù)，位錯(cuò)線彼此相互作用最終形成了三維的位錯(cuò)網(wǎng)。在<110>方向上，在納米線的表面逐漸形成位錯(cuò)滑動(dòng)面，隨著納米線的扭轉(zhuǎn)，位錯(cuò)滑動(dòng)面最終相遇并形成了更大的滑動(dòng)面，它們把納米線截成了兩部分。在<111>方向上，納米線不僅