研究高溫條件下WC-Co硬質(zhì)合金的力學(xué)行為及其微觀機(jī)制,對理解硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系、設(shè)計(jì)制備高性能材料具有重要的科學(xué)意義和指導(dǎo)價值。然而,受限于目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備觀測水平,對于WC-Co硬質(zhì)合金這種典型的金屬陶瓷復(fù)合材料在高溫下的力學(xué)行為和變形機(jī)理缺乏系統(tǒng)研究,特別是在原子尺度對納米多晶體硬質(zhì)合金高溫力學(xué)行為及其微觀機(jī)制尚無量化認(rèn)識。基于此,本文采用分子動力學(xué)方法,在原子尺度上建立WC-Co硬質(zhì)合金多晶模型,在單向載荷作用下,研究納米晶硬質(zhì)合金在室溫和高溫下的力學(xué)行為隨外加載荷的變化規(guī)律,分析晶界、晶粒內(nèi)部缺陷和晶粒尺寸對高溫塑性變形機(jī)制的影響。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:以較大晶粒尺寸(13.0nm)的納米晶硬質(zhì)合金為研究對象,在單向壓縮模擬條件下,分析了晶粒微觀組織隨溫度和應(yīng)力的變化規(guī)律,計(jì)算評估了派納力對Co和WC中位錯運(yùn)動的影響,揭示了高溫條件下裂紋形核與擴(kuò)展的原因。根據(jù)模擬結(jié)果提出了納米晶硬質(zhì)合金以晶界滑移、晶界遷移、晶粒轉(zhuǎn)動和晶內(nèi)位錯、層錯運(yùn)動共同作用的高溫塑性變形機(jī)制。以不同晶粒尺寸(5.97¹5.05nm)的納米晶硬質(zhì)合金為研究對象,在室溫和高...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第1章 緒論
    1.1 硬質(zhì)合金高溫力學(xué)行為研究現(xiàn)狀
    1.2 分子動力學(xué)模擬在材料高溫力學(xué)行為研究中的應(yīng)用
    1.3 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金力學(xué)行為模擬研究中存在的問題
    1.4 本文研究意義及主要研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
第2章 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的分子動力學(xué)模擬方法
    2.1 分子動力學(xué)基本理論與計(jì)算流程
    2.2 初始條件和邊界條件的設(shè)置
        2.2.1 溫度修正
        2.2.2 速度修正
        2.2.3 周期性邊界條件
    2.3 原子間作用勢
        2.3.1 對勢
        2.3.2 多體勢
    2.4 積分算法
        2.4.1 Verlet算法
        2.4.2 Velocity-Verlet算法
    2.5 系綜
        2.5.1 溫度控制方法
        2.5.2 壓力控制方法
    2.6 軟件使用及模擬環(huán)境設(shè)定
        2.6.1 軟件使用
        2.6.2 模擬環(huán)境設(shè)定
    2.7 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的模擬設(shè)計(jì)
        2.7.1 多晶WC-Co塊體的構(gòu)造
        2.7.2 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)弛豫
        2.7.3 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的壓縮
    2.8 力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)的計(jì)算及缺陷分析方法
        2.8.1 應(yīng)力的計(jì)算
        2.8.2 溫度的計(jì)算
        2.8.3 缺陷分析方法
第3章 溫度對納米晶WC-Co硬質(zhì)合金壓縮行為的影響
    3.1 引言
    3.2 模型建立和模擬過程
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 模擬過程
    3.3 模擬結(jié)果與討論
        3.3.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線
        3.3.2 壓縮載荷下的組織演變
        3.3.3 壓縮載荷下Co和 WC中的位錯和層錯
    3.4 本章小結(jié)
第4章 晶粒尺寸對納米晶WC-Co硬質(zhì)合金室溫和高溫變形行為的影響
    4.1 引言
    4.2 平均晶粒尺寸為6nm的 WC-Co硬質(zhì)合金高溫變形行為
        4.2.1 模型建立和模擬過程
        4.2.2 應(yīng)力應(yīng)變曲線
        4.2.3 WC/WC晶界協(xié)調(diào)變形機(jī)理
        4.2.4 Co內(nèi)位錯密度
    4.3 納米晶WC-Co硬質(zhì)合金高溫壓縮變形的晶粒尺寸效應(yīng)
        4.3.1 模型建立和模擬過程
        4.3.2 室溫和高溫下不同晶粒尺寸納米晶WC-Co硬質(zhì)合金的塑性行為
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間獲得的研究成果
致謝



本文編號：3958110