納米線材料拉伸超塑性的分子動力學(xué)研究.pdf

1、本文利用分子動力學(xué)的方法，研究了金屬Cu、半導(dǎo)體化合物CuInSe2與陶瓷化合物MgO納米線拉伸過程，同時(shí)考察了生長方向，應(yīng)變率、溫度、尺寸等因素對拉伸性能的影響。然后，我們對密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的金屬鈦和面心立方(FCC)的金屬鋁擴(kuò)散焊過程進(jìn)行模擬，并考察接頭的拉伸性能。
　　納米線不僅僅是外在幾何特征尺寸的簡單縮小，其具有巨大的表面效應(yīng)和表面應(yīng)力，因此可以表現(xiàn)出許多異于傳統(tǒng)體材的奇異行為。對于這三種不同的納米線，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)以

2、高于臨界應(yīng)變率的速率進(jìn)行拉伸時(shí)，納米線由脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變，且其延伸率可以超過100％，表現(xiàn)出超塑性的特性，而以較低應(yīng)變率拉伸時(shí)，納米線仍然表現(xiàn)為脆性斷裂，這表明納米線材料的超塑性對于應(yīng)變率高度敏感。通過觀察納米線在拉伸過程中的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)高應(yīng)變率拉伸時(shí)由于CuInSe2與Cu納米線中原子的個體行為占據(jù)主導(dǎo)因素，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生非晶化，在這一轉(zhuǎn)變過程中大量能量被吸收，因而導(dǎo)致了其塑性的變好。而MgO納米線則發(fā)生面心立方結(jié)構(gòu)向環(huán)形結(jié)構(gòu)的

3、相變，相變的發(fā)生同樣導(dǎo)致了能量的吸收，從而使其塑性大大改善。這種高應(yīng)變率所致的納米線的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變（非晶化或相變）是納米線發(fā)生超塑性的關(guān)鍵因素。
　　對于單晶鈦-鋁擴(kuò)散焊過程，我們分析了700 K，50 MPa時(shí)候接觸表面附近鈦原子和鋁原子擴(kuò)散情況，并對不同冷卻速率下的過渡層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)過快的冷卻速率導(dǎo)致過渡層結(jié)構(gòu)的非晶化。同時(shí)，我們還考察了接觸表面粗糙度對擴(kuò)散的影響，結(jié)果表明，表面粗糙度是影響擴(kuò)散過程的有重要因素。還對擴(kuò)散后的