發(fā)布時間：2021-01-23 03:12

　　本文運用分子動力學(xué)方法對SiC/Al復(fù)合材料的界面力學(xué)性能和界面結(jié)構(gòu)進行模擬研究。通過對雙層膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al復(fù)合材料進行拉伸、壓縮和剪切模擬,研究其界面結(jié)構(gòu)、界面力學(xué)性能及其影響因素、塑性變形機制和拉伸斷裂機理等內(nèi)容。對不同界面結(jié)構(gòu)類型的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)C原子位于界面時,界面結(jié)構(gòu)比Si原子在界面時的界面結(jié)構(gòu)混亂。由于界面兩側(cè)物質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)都不同,存在一定的晶格失配度,弛豫后界面附近的Al有一定的失配位錯。對（100）Al||（100si）Sic結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面進行拉伸模擬研究,模擬結(jié)果顯示復(fù)合板層結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面比雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面拉伸強度高,和單晶Al的拉伸強度幾乎一致；分析模擬結(jié)果顯示塑性變形過程和斷裂機制為：首先位錯從界面發(fā)射,并向A1內(nèi)部運動,遇到界面發(fā)生反射,隨后發(fā)生滑移,并且有發(fā)生旋轉(zhuǎn)和晶體重構(gòu)的現(xiàn)象,滑移后有空洞生成,最后空洞增大形成裂紋而最終斷裂。SiC/Al界面的拉伸強度隨著拉伸應(yīng)變率的增大而增大,且隨著溫度的降低而增大。復(fù)合板層結(jié)構(gòu)和雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al與單晶Al相比其拉伸強度并沒有得到提高。復(fù)合板層結(jié)構(gòu)或雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al力學(xué)性能主... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 金屬陶瓷復(fù)合材料簡介
        1.1.1 金屬陶瓷復(fù)合材料的分類與性能特點
        1.1.2 金屬陶瓷復(fù)合材料的研究意義
        1.1.3 鋁基復(fù)合材料的發(fā)展概況及應(yīng)用
    1.2 SiC/Al復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SiC/Al復(fù)合材料界面行為的研究
        1.2.2 SiC/Al復(fù)合材料強化機制的研究
        1.2.3 SiC顆粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)對復(fù)合材料性能影響的研究
    1.3 有關(guān)界面及變形的數(shù)值模擬研究狀況
        1.3.1 金屬陶瓷界面的計算模擬
        1.3.2 金屬變形的計算模擬
    1.4 本文選題的研究意義和主要研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 分子動力學(xué)方法簡介及勢函數(shù)的驗證
    2.1 分子動力學(xué)基本原理
        2.1.1 運動方程
        2.1.2 運動方程的求解
    2.2 分子動力學(xué)模擬方法
        2.2.1 計算模擬流程
        2.2.2 初始條件和邊界條件的設(shè)置
        2.2.3 原子間相互作用勢
        2.2.4 系宗的選取
        2.2.5 控溫和控壓方法
        2.2.6 感興趣量的提取
        2.2.7 模擬軟件與可視化
    2.3 本文勢函數(shù)的驗證
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 SiC/Al復(fù)合材料拉伸分子動力學(xué)模擬
    3.1 模型的建立及模擬過程
    3.2 模擬結(jié)果及討論
        3.2.1 界面結(jié)構(gòu)
        3.2.2 應(yīng)力應(yīng)變曲線及變形機制
        3.2.3 變形速率的影響
        3.2.4 溫度的影響
        3.2.5 晶向的影響
        3.2.6 界面結(jié)合鍵類型的影響
    3.3 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 SiC/Al復(fù)合材料壓縮和剪切分子動力學(xué)模擬
    4.1 SiC/Al復(fù)合材料壓縮模擬
        4.1.1 模型的建立和模擬過程
        4.1.2 模擬結(jié)果及討論
            4.1.2.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線
            4.1.2.2 塑性變形機制
        4.1.3 基體Al晶向?qū)嚎s力學(xué)性能的影響
        4.1.4 增強體SiC晶向?qū)嚎s力學(xué)性能的影響
    4.2 SiC/Al復(fù)合材料剪切模擬
        4.2.1 模型的建立和模擬過程
        4.2.2 模擬結(jié)果及討論
    4.3 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 總結(jié)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]金屬納米材料塑性變形機制及尺寸效應(yīng)的分子動力學(xué)研究[D]. 徐爽.北京交通大學(xué) 2014



本文編號：2994435