本文選題：金屬 + 晶界　； 參考：《鄭州大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：本文運(yùn)用分子動力學(xué)模擬方法,以面心立方(FCC)金屬塊體(Al和Ni)為對象,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:(1)、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。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。對比兩種情況可以發(fā)現(xiàn),在扭轉(zhuǎn)作用下雙金屬界面對晶界中位錯(cuò)的傳播有一定的抑制作用。(2)、我們分別研究了在100,110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)滑動面,隨著納米線的扭轉(zhuǎn),位錯(cuò)滑動面最終相遇并形成了更大的滑動面,它們把納米線截成了兩部分。在111方向上,納米線不僅形成了鏡像的“C”型位錯(cuò)線,還形成了位錯(cuò)面。對于有扭轉(zhuǎn)晶界存在的納米線,在100方向上,初始的位錯(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)線組成的。在110方向上,初始的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)是由四條位錯(cuò)線組成的“X”型結(jié)。在111方向上,初始的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)是由三組平行的位錯(cuò)線組成的位錯(cuò)網(wǎng)。研究結(jié)果表明無缺陷納米線的塑性行為與納米線的取向有關(guān),有扭轉(zhuǎn)晶界納米線的塑性行為主要發(fā)生在晶界處,并且表現(xiàn)出與FCC金屬晶界相似的演化行為。
[Abstract]:In this paper, the evolution of grain boundary and the evolution of Al and Ni at the bimetallic interface have been studied by means of molecular dynamics simulation. The plastic deformation mechanism of pure metal nanowires (Fe) under torsion and the plastic deformation mechanism of nanowires in the presence of torsional grain boundaries were studied. The main contents and conclusions are as follows: 1. Under the effect of torsional force, we have studied the evolution behavior of the grain boundaries of aluminum and nickel at 100110 and 111 orientations respectively under clockwise and counterclockwise torsion. Because of the different orientation of the grains, their grain boundary structures show different structures. In the 100 direction, the initial dislocation structure of the torsional grain boundary presents a rectangular dislocation network, which is composed of two sets of perpendicular dislocation lines. In the 111 direction, the initial dislocation structure of the torsional grain boundary presents a triangular dislocation network, which is composed of three sets of dislocation lines. In the 110 direction, different metals exhibit different dislocation structures. The dislocation structure of aluminum is an approximate rectangular dislocation network, while the dislocation structure of nickel is a dislocation network composed of zigzag dislocation lines. In counterclockwise torsion, the above dislocation net shrinks, which makes the dislocation density increase, and when clockwise torsion, the above dislocation network is enlarged, which makes the dislocation density decrease. It can be seen that the evolution of the torsional grain boundary is asymmetric in both directions. The plastic behavior of Al-Ni bimetallic interface under torsion is also studied. The results show that the dislocation of Al-Ni bimetallic interface always propagates within the interface and does not propagate to the grain interior. The dislocation of single metal torsional grain boundary can propagate not only within the crystal interface, but also into the grain. By comparing the two cases, we can see that The bimetallic interface has a certain inhibitory effect on the propagation of dislocation in grain boundaries under torsional action. We have studied the defects of iron nanowires on 100110 and 111 orientations and the existence of iron nanowires in torsional grain boundaries under the effect of torsional force, respectively. The plastic deformation behavior of. For non-defective nanowires, dislocations form on the surface of nanowires and propagate to nanowires in the 100 direction, gradually forming mirrored "C" type dislocation lines; as torsion continues, The dislocation lines interact with each other and finally form a three-dimensional dislocation network. In the direction of 110, the dislocation slip surface is gradually formed on the surface of nanowires. With the torsion of nanowires, the dislocation slip surfaces finally meet and form larger sliding surfaces, which cut the nanowires into two parts. In the 111 direction, the nanowires not only form the mirror "C" type dislocation line, but also form the dislocation plane. For nanowires with torsional grain boundaries, the initial dislocation structure presents a rectangular dislocation network in the 100 direction, which is composed of two sets of perpendicular dislocation lines. In the 110 direction, the initial dislocation structure is a "X" type junction consisting of four dislocation lines. In the 111 direction, the initial dislocation structure is composed of three sets of parallel dislocation lines. The results show that the plastic behavior of non-defect nanowires is related to the orientation of nanowires. The plastic behavior of nanowires with torsional grain boundaries mainly occurs at grain boundaries and shows the evolution behavior similar to that of FCC metal grain boundaries.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O344

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本文編號：1932710