納米金屬多層膜是在單層膜和復(fù)合膜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型薄膜,它具有整體材料和單一材料都難以達(dá)到的某些特殊性能,在航空航天、機(jī)械加工等領(lǐng)域具有良好的發(fā)展及應(yīng)用前景,因此納米金屬多層膜吸引了眾多學(xué)者的目光并成為材料研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。近年來(lái),大量學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)納米多層膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能,例如高強(qiáng)度、高硬度和高韌性等,但是其內(nèi)在的強(qiáng)韌化機(jī)理尚未完全明確。目前,fcc/fcc同相界面結(jié)構(gòu)多層膜的變形和強(qiáng)韌化機(jī)理已通過分子動(dòng)力學(xué)方法得以解釋和理解。但是,對(duì)于具有兩相界面結(jié)構(gòu)（fcc/bcc、fcc/hcp）的納米多層膜,相應(yīng)的潛在機(jī)理和理論研究相對(duì)較少。因此,本文擬通過分子動(dòng)力學(xué)方法研究Cu/Ta納米多層膜在單軸拉伸下的尺寸效應(yīng)與變形機(jī)理。本文中建立了不同晶向的Cu、Ta單質(zhì)薄膜以及Cu/Ta納米多層膜模型,并模擬了調(diào)制周期（λ）、界面構(gòu)型、溫度（T）以及調(diào)制比（r）對(duì)材料力學(xué)特性的影響。最后結(jié)合應(yīng)力應(yīng)變（σ-ε）曲線從原子尺度揭示了Cu/Ta納米多層膜的變形機(jī)理。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）對(duì)兩種典型晶向的Cu、Ta單質(zhì)薄膜進(jìn)行了模擬和分析。研究結(jié)果表明,<112>... 

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【部分圖文】：

多層膜結(jié)構(gòu)模型

格取向的 Cu 單質(zhì)薄膜模型：（a）K-S 型，（bls of Cu films with different lattice orientation: (a 單質(zhì)薄膜初始條件的設(shè)定保持一致，在NPT 系綜下弛豫階段采用的步長(zhǎng)為 0.001態(tài)。之后在 NPT 系綜下對(duì)弛豫后的薄膜應(yīng)變率為 109/s，溫度為 10K。整個(gè)模擬、動(dòng)能、勢(shì)能以及原子坐標(biāo)。模擬結(jié)果及分析關(guān)系在材料的性能研究中具有重要作用，質(zhì)薄膜沿 x 軸拉伸過程中對(duì)應(yīng)的 - 曲線的 Cu 單質(zhì)薄膜都先進(jìn)入彈性變形階段入塑性流動(dòng)階段；K-S型Cu單質(zhì)薄膜的膜的屈服強(qiáng)度為 6.532Gpa；進(jìn)入塑性流動(dòng)

圖 3.2 Cu 單質(zhì)薄膜單軸加載下的 - 曲線，拉伸應(yīng)變率為 109/s，溫度為 10K.2 The - curves of Cu films under uniaxial loading, under tensile strain rate of 109/s, a3 Cu 單質(zhì)薄膜的微觀變形機(jī)制圖 3.3（a-d）中給出了 K-S 型 Cu 單質(zhì)薄膜在單軸加載過程中不同 下的結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)線由 DXA 命令識(shí)別。如圖 3.3（a）所示，此時(shí) Cu 單質(zhì)薄膜原有的原子排列結(jié)構(gòu)沒有位錯(cuò)缺陷產(chǎn)生，對(duì)應(yīng)圖 3.2 中黑色 - 曲線彈性。隨著 增加 Cu 單質(zhì)薄膜表面附近的原子在外力和內(nèi)部原子拉力的作用動(dòng)，當(dāng) =0.060 時(shí)薄膜表面有<112>不全位錯(cuò)（識(shí)別為綠色）形核并在薄殖滑移（圖 3.3（b）），從而導(dǎo)致 Cu 單質(zhì)薄膜開始發(fā)生屈服，相對(duì)應(yīng)的色 - 曲線出現(xiàn)了峰值。繼續(xù)增加 薄膜進(jìn)入塑性變形階段，當(dāng) =0.06部有大量不同晶向的位錯(cuò)產(chǎn)生，位錯(cuò)的形核使得薄膜強(qiáng)度降低而位錯(cuò)間用又使得 Cu 單質(zhì)薄膜得到強(qiáng)化（如圖 3.3（c）），因此對(duì)應(yīng)的 - 曲線在階段是不斷上下波動(dòng)的，但整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，如圖 3.2 中黑色曲線不斷加載 Cu 單質(zhì)薄膜最終進(jìn)入到塑性流動(dòng)階段，當(dāng) =0.149 時(shí)薄膜內(nèi)部

【參考文獻(xiàn)】：
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