本文關(guān)鍵詞：晶體缺陷影響鎢力學(xué)行為的分子動(dòng)力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 鎢 分子動(dòng)力學(xué) 位錯(cuò) 晶界 力學(xué)性能

【摘要】：在晶體材料中缺陷無(wú)處不在,研究缺陷對(duì)納米材料物理和力學(xué)性能的影響具有重要意義。為了研究晶體缺陷對(duì)納米晶鎢力學(xué)性能的影響,本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法從原子尺度分析了位錯(cuò)、孿晶以及晶界等晶體缺陷的力學(xué)行為,研究了鎢中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式,孿晶的形核生長(zhǎng)機(jī)制及不同晶界對(duì)雙晶鎢力學(xué)行為的影響。首先,依據(jù)位錯(cuò)的線彈性位移場(chǎng)建立了刃型位錯(cuò)模型,并通過(guò)理論應(yīng)力場(chǎng)分布驗(yàn)證了刃型位錯(cuò)模型的合理性。通過(guò)單軸拉伸使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)研究了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式,得到了0K下刃型位錯(cuò)整體直線移動(dòng),表現(xiàn)出位錯(cuò)滑動(dòng)與位錯(cuò)變寬交替進(jìn)行的特點(diǎn),位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的派-納應(yīng)力為4.14GPa;298K下刃型位錯(cuò)通過(guò)形成彎折的方式呈“之”狀連續(xù)滑動(dòng),刃位錯(cuò)開(kāi)動(dòng)的臨界切應(yīng)力為2.98GPa。降低溫度將使刃位錯(cuò)形成彎折的能力降低,位錯(cuò)滑移困難,從而增大鎢單晶體的脆性。其次,研究了不同溫度下含位錯(cuò)納米單晶鎢壓縮的變形過(guò)程,結(jié)果表明,各溫度下隨著壓縮應(yīng)力增大晶體的變形均表現(xiàn)為位錯(cuò)滑移-材料硬化-孿生變形的過(guò)程。孿晶通常于表面的滑移臺(tái)階處形核,77K、298K與800K下的孿生參數(shù)均為111/{121},晶體的屈服強(qiáng)度分別為61.1GPa、52.54GPa與35.97GPa。與不含位錯(cuò)的鎢單晶體相比,相應(yīng)溫度下的屈服強(qiáng)度分別降低了18.61GPa、4.01GPa與2.52GPa。溫度越低可動(dòng)位錯(cuò)的存在對(duì)于促進(jìn)鎢晶體變形而改善韌性的作用越顯著。最后,研究了晶界以及晶界取向?qū)﹄p晶鎢納米柱壓縮變形的影響。298K下和800K下11090°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形過(guò)程中塑性變形均以應(yīng)力集中處形核的孿生變形為主,孿生通過(guò)孿生位錯(cuò)a/6[111?]的運(yùn)動(dòng)不斷進(jìn)行,但是298K下僅在加載兩端有孿晶,而800K下在晶界處也有孿晶形核,并且受該孿晶孿生切變的影響11090°扭轉(zhuǎn)晶界偏轉(zhuǎn)了35.3°。晶界方向?qū)?1090°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形過(guò)程也會(huì)造成影響,當(dāng)晶界與加載方向垂直時(shí),在晶界兩側(cè)的晶粒中同時(shí)出現(xiàn)孿晶;而晶界與加載方向平行時(shí),由施密特因子較大的晶粒中先有孿晶形核,之后由于晶界兩側(cè)晶粒的彈性應(yīng)變的不匹配,使得晶界處另一晶粒中次滑移開(kāi)動(dòng)出現(xiàn)孿生和滑移變形。通過(guò)對(duì)298K下Σ3(1?12)對(duì)稱傾側(cè)雙晶鎢納米柱壓縮變形過(guò)程研究,發(fā)現(xiàn)在壓縮前期在對(duì)稱傾側(cè)晶界處發(fā)生了失穩(wěn)彎曲;在壓縮變形后期出現(xiàn)了壓縮斷裂的現(xiàn)象,并且斷裂之前在裂紋產(chǎn)生處還伴隨著孿生機(jī)制的出現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：鎢 分子動(dòng)力學(xué) 位錯(cuò) 晶界 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.411
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 鎢及鎢基材料的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 鎢及鎢基材料在受控?zé)岷司圩冎械膽?yīng)用11-12
• 1.2.2 超細(xì)晶/納米晶鎢的制備12-13
• 1.3 納米晶體變形與力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 納米單晶體變形行為的分子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 晶體缺陷影響納米晶體變形行為的分子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 鎢晶體中缺陷與變形行為的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 計(jì)算方法與模型19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 分子動(dòng)力學(xué)方法19-20
• 2.3 缺陷分析方法20-22
• 2.4 不同溫度下鎢的晶格常數(shù)22-23
• 2.5 位錯(cuò)模型的建立及驗(yàn)證23-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 含位錯(cuò)單晶鎢力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)研究29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 單軸拉伸應(yīng)力作用下的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)研究29-36
• 3.2.1 298K下位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)研究30-33
• 3.2.2 0K下刃型位錯(cuò)的派-納力研究33-36
• 3.3 不同溫度下含位錯(cuò)納米單晶鎢壓縮變形模擬36-46
• 3.3.1 77K下含位錯(cuò)納米單晶鎢壓縮變形模擬37-40
• 3.3.2 298K下含位錯(cuò)納米單晶鎢壓縮變形模擬40-43
• 3.3.3 800K下含位錯(cuò)納米單晶鎢壓縮變形模擬43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 雙晶鎢納米柱壓縮的分子動(dòng)力學(xué)研究47-66
• 4.1 引言47
• 4.2 298K下<110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形模擬47-54
• 4.2.1 298K下<110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形行為分析49-52
• 4.2.2 孿生形核與增殖機(jī)制研究52-53
• 4.2.3 孿晶與孿晶之間的交互作用53-54
• 4.3 800K下<110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶納米柱的壓縮變形模擬54-58
• 4.3.1 800K下<110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱壓縮變形行為分析54-57
• 4.3.2 孿晶與晶界的交互作用57-58
• 4.4 晶界取向?qū)?110>90°扭轉(zhuǎn)雙晶鎢納米柱的壓縮變形的影響58-61
• 4.5 Σ3（112）傾側(cè)雙晶鎢納米柱壓縮變形模擬61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 高建新;張芬萍;李運(yùn)剛;;我國(guó)鎢產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J];濕法冶金;2010年04期

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本文編號(hào)：900025