隨著微機電系統(tǒng)向納機電系統(tǒng)過渡,系統(tǒng)中器件尺寸逐漸逼近納米級,器件材料表現(xiàn)出和宏觀材料不同的特性。銅鉛合金由于良好的自潤滑性能和減磨性常用于軸承上,當(dāng)軸承承受較大的機械載荷時其工作表面發(fā)生變形使得軸承精度降低,從而影響機電系統(tǒng)的運動精度和平穩(wěn)性。本文通過研究納米級銅鉛合金變形特性,為納機電系統(tǒng)中軸承的性能強化和失效預(yù)防提供技術(shù)支持。首先,本文基于分子動力學(xué)理論,采用Voronoi法建立銅鉛合金仿真模型,選擇嵌入原子勢描述銅鉛合金原子間相互作用,通過彈性常數(shù)和結(jié)合能的仿真值與實驗值的對比驗證了所選嵌入式勢函數(shù)的準(zhǔn)確性。其次,通過LAMMPS仿真平臺對銅鉛合金模型充分弛豫和施加拉伸載荷。弛豫結(jié)果表明鉛原子使得模型晶界剪應(yīng)力降低、晶界勢能升高、晶界CSP值增加,且隨著鉛原子比例的增加,不同晶界結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力和勢能呈線性變化。拉伸結(jié)果表明,不同鉛原子比例的銅鉛合金在拉伸過程中的裂紋擴展存在方向差異。鉛原子比例的增加使得銅鉛合金彈性模量減小、極限強度先減小后增加,鉛原子的增多能明顯抑制晶粒內(nèi)部位錯層。拉伸過程中晶界和晶粒的勢能變化曲線完全不同,晶界在拉伸變形中起主要作用。最后,對含有預(yù)制孔缺陷的銅...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景
    1.2 課題研究的目的與意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 純多晶拉伸力學(xué)性能的研究
        1.3.2 多晶合金拉伸力學(xué)性能的研究
        1.3.3 國內(nèi)外文獻綜述簡析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 分子動力學(xué)理論及仿真模型建立
    2.1 引言
    2.2 分子動力學(xué)理論
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 內(nèi)應(yīng)力計算
        2.2.3 缺陷分析
    2.3 仿真模型建立
    2.4 本章小結(jié)
第3章 銅鉛合金的嵌入式原子勢驗證
    3.1 引言
    3.2 原子勢函數(shù)介紹
    3.3 銅鉛合金嵌入式原子勢驗證
        3.3.1 銅鉛合金彈性常數(shù)的驗證
        3.3.2 銅鉛合金結(jié)合能的驗證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 銅鉛合金拉伸變形特性的研究
    4.1 引言
    4.2 多晶銅和銅鉛合金拉伸變形特性的對比分析
        4.2.1 仿真方案
        4.2.2 多晶銅和銅鉛合金弛豫結(jié)果分析
        4.2.3 多晶銅和銅鉛合金拉伸結(jié)果分析
    4.3 鉛比例對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
        4.3.1 仿真方案
        4.3.2 不同鉛比例銅鉛合金弛豫結(jié)果分析
        4.3.3 不同鉛比例銅鉛合金拉伸結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 孔缺陷對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
    5.1 引言
    5.2 缺陷位置對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
        5.2.1 孔缺陷位于晶粒
        5.2.2 孔缺陷位于晶界面
        5.2.3 孔缺陷位于三叉晶界
        5.2.4 孔缺陷位于頂點團
    5.3 孔隙率對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
        5.3.1 孔半徑對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
        5.3.2 孔數(shù)量對銅鉛合金拉伸變形特性的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3793494