金屬鈦因其高強(qiáng)度、低密度和優(yōu)異的抗腐蝕性能在很多領(lǐng)域的應(yīng)用極具吸引力,是21世紀(jì)重要的戰(zhàn)略金屬,金屬鈦的塑性變形一直是學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。納米科技的發(fā)展使人們逐漸認(rèn)識(shí)到,當(dāng)材料和構(gòu)件的尺度達(dá)到納米量級(jí)時(shí),其力學(xué)行為和宏觀尺度下存在顯著不同,呈現(xiàn)出很多力學(xué)新現(xiàn)象。從微觀角度了解材料在納米尺度下的力學(xué)性能和變形機(jī)制具有重要意義。本文以鈦納米柱為研究對(duì)象,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法來(lái)解釋納米尺度下鈦的微觀結(jié)構(gòu)與其材料性能之間的相互關(guān)系,并且給出相關(guān)的影響機(jī)制。當(dāng)鈦單晶納米柱在300K、1×10⁸s^-1的條件下沿[0001]晶向單軸壓縮時(shí),因應(yīng)力在納米柱棱邊處集中,錐面不全位錯(cuò)優(yōu)先在納米柱固定層與可移動(dòng)區(qū)交界處的表面形核,參與到初始塑性變形過(guò)程中;隨后錐面<c+a>滑移系啟動(dòng),其柏氏矢量為1/3[1213],有效協(xié)調(diào)了橫向和縱向的變形;且在晶體部分區(qū)域出現(xiàn)層錯(cuò),形成部分fcc結(jié)構(gòu)以降低總體應(yīng)力。整個(gè)變形過(guò)程中均沒(méi)有形變孿晶存在,塑性變形主要是由錐面上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)主導(dǎo),這與變形孿晶的尺寸效應(yīng)有關(guān)。納米圓柱的塑性變形方式與納米方柱一致,均以位錯(cuò)滑移為...

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 鈦及其合金的形變模式
        1.2.1 滑移模式
        1.2.2 孿晶形變
    1.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)金屬鈦塑性變形的研究進(jìn)展
    1.4 分子動(dòng)力學(xué)在金屬鈦塑性變形研究方面的應(yīng)用
    1.5 課題的來(lái)源、研究?jī)?nèi)容及意義
        1.5.1 課題的來(lái)源
        1.5.2 課題研究主要內(nèi)容
        1.5.3 課題研究的意義
    1.6 本章小結(jié)
第二章 分子動(dòng)力學(xué)模擬基礎(chǔ)及勢(shì)函數(shù)驗(yàn)證
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)基本原理
    2.2 邊界條件
        2.2.1 周期性邊界條件
        2.2.2 自由邊界條件
        2.2.3 固定邊界條件
    2.3 系綜
        2.3.1 平衡系綜的分類
        2.3.2 平衡系綜的控制方法
    2.4 勢(shì)函數(shù)的介紹及驗(yàn)證
        2.4.1 勢(shì)函數(shù)介紹
        2.4.2 勢(shì)函數(shù)的選擇
        2.4.3 勢(shì)函數(shù)的驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 單晶Ti納米柱單向壓縮的分子動(dòng)力學(xué)模擬
    3.1 引言
    3.2 算法及模型
        3.2.1 計(jì)算算法
        3.2.2 計(jì)算模型
    3.3 單晶Ti壓縮過(guò)程分析
        3.3.1 弛豫過(guò)程分析
        3.3.2 鈦單晶納米方柱壓縮過(guò)程分析
        3.3.3 鈦單晶納米圓柱壓縮過(guò)程分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 單晶Ti納米柱單向拉伸的分子動(dòng)力學(xué)模擬
    4.1 引言
    4.2 單晶Ti拉伸過(guò)程分析
        4.2.1 鈦單晶納米方柱拉伸過(guò)程分析
        4.2.2 拉伸塑性變形行為的對(duì)比分析
    4.3 溫度和應(yīng)變速率對(duì)拉伸變形行為的影響
    4.4 拉壓不對(duì)稱行為的機(jī)理分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 進(jìn)一步的工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況



本文編號(hào)：3808483