納米晶體材料中晶粒生長(zhǎng)及變形機(jī)理的研究.pdf

1、大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文納米晶體材料中晶粒生長(zhǎng)及變形機(jī)理的研究姓名：鄭勇剛申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：工程力學(xué)指導(dǎo)教師：張洪武陳震20080701納米品體材料中品粒生I丈及變形機(jī)理的研究和影響，導(dǎo)致原子局部微結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，從而形成兩個(gè)相連的五折孿晶，這一過(guò)程是第一次從計(jì)算機(jī)模擬的角度觀測(cè)到。而相連五折孿晶的出現(xiàn)對(duì)銅納米線(xiàn)有很好的增強(qiáng)作用，從而使得供給納米線(xiàn)塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到抑制。對(duì)納米單相多晶銅材料，同樣采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了其在拉伸載

2、荷作用下的變形機(jī)理。數(shù)值實(shí)驗(yàn)的試件首先用前面所建立的擴(kuò)展P0仕s模型結(jié)合蒙特卡羅方法模擬獲得，這樣的系統(tǒng)滿(mǎn)足尺寸的對(duì)數(shù)正態(tài)分布，與實(shí)驗(yàn)更相符。然后采用單軸拉伸加載，同時(shí)控制其它兩個(gè)垂直方向的應(yīng)力。模擬結(jié)果表明，納米多晶銅的變形主要存在兩種方式，即小晶粒的變形主要是通過(guò)晶界滑移和晶粒旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)的，而大晶粒的變形則主要是由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)控制。此外，研究還發(fā)現(xiàn)這兩種機(jī)理控制著不同的變形階段，如晶粒旋轉(zhuǎn)主要發(fā)生在塑性變形的初期，而塑性變形中后期則主要由

3、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)。隨著系統(tǒng)晶粒平均尺寸的改變，這兩種機(jī)理所占的比重不盡相同，從而導(dǎo)致了納米材料與傳統(tǒng)粗晶材料的物理力學(xué)性能具有較大的差別。此外，研究結(jié)果還表明由于外載的作用，系統(tǒng)內(nèi)部所出現(xiàn)的高應(yīng)力將導(dǎo)致晶粒的快速生長(zhǎng)。本文的研究工作是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(10721062，10640420176，50679013)、長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃以及國(guó)家基礎(chǔ)發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(2005CB321704)資助的一部分。關(guān)鍵詞：納米材料；晶粒生長(zhǎng)；平均場(chǎng)