發(fā)布時(shí)間：2021-11-23 06:38

　　鎂合金具有許多優(yōu)異的性能,例如:密度小、比強(qiáng)度高、易回收。其主要用于電子產(chǎn)品、汽車、航空航天等領(lǐng)域。但鎂合金在室溫下的塑性變形能力較差,嚴(yán)重阻礙了鎂合金在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用,這主要源于鎂合金在室溫下的獨(dú)立滑移系數(shù)量不足。而當(dāng)非晶合金的尺寸降低到納米尺度時(shí),其能夠呈現(xiàn)良好的塑性。先前的研究表明,在鎂合金中引入納米尺寸的非晶相能夠有效地同時(shí)提升鎂合金的強(qiáng)度和塑性。這主要是歸因于雙相鎂合金在變形過程中晶體相和非晶相的協(xié)同作用機(jī)制。此外,在雙相鎂合金的塑性變形過程中,除了傳統(tǒng)的位錯(cuò)滑移和變形孿晶外,新晶粒（即:轉(zhuǎn)向晶粒）也是其塑性變形的主要模式。新晶粒的界面是由基-柱界面和（10（?）2）孿晶界共同組成。然而,基-柱界面和（10（?）2）孿晶界對(duì)雙相鎂合金變形機(jī)制的影響仍不清楚,而這些問題的解決對(duì)設(shè)計(jì)高性能雙相鎂合金具有非常重要的意義。在本文中,我們采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了在拉伸載荷下基-柱界面和（10（?）2）孿晶界面對(duì)雙相鎂合金變形機(jī)制和力學(xué)性能的影響,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）研究了基-柱界面對(duì)雙相鎂合金變形機(jī)制的影響,研究結(jié)果表明雙相鎂合金中的晶體-非晶界面能夠產(chǎn)生明顯的Peach... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）含有基-柱界面雙相鎂合金的初始模型；（b）實(shí)驗(yàn)上制備的晶體-非晶雙相鎂合金樣品

第三章基-柱界面對(duì)雙相鎂合金力學(xué)性能的影響17重要的影響。本章采用Liu等人[54]開發(fā)的嵌入原子勢(shì)來描述Al-Al，Mg-Al和Mg-Mg之間的相互作用。使用Virial理論[55]計(jì)算拉伸應(yīng)力，Velocity-Verlet算法被采用來計(jì)算牛頓運(yùn)動(dòng)方程[27,56]，時(shí)間步長(zhǎng)為2fs。加載前，采用NPT系綜對(duì)初始模型進(jìn)行趨恒，使其達(dá)到平衡狀態(tài)。在加載的過程中，系統(tǒng)的溫度控制為300K，應(yīng)變率為2.5×10。沿X-方向和Z-方向采用周期性邊界條件，而Y-方向?yàn)樽杂杀砻妗?.3結(jié)果與討論3.3.1基-柱界面對(duì)雙相鎂合金變形行為的影響圖3-2含有基-柱界面和不含有基-柱界面雙相鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線。Fig.3-2.Thestress-straincurvesofthedual-phasemagnesiumalloyswithandwithoutbasal/prismaticinterface.為了研究引入基-柱界面對(duì)雙相鎂合金變形行為的影響，圖3-2給出了在拉伸載荷下含有基-柱界面和不含有基-柱界面雙相鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。這里值得注意的是，對(duì)于不同SAB的雙相鎂合金，它們的變形行為較為相似。因此，這里選取了SAB為10nm的模型作為代表。從圖3-2中可以看到引入基-柱界面能夠明顯地改變雙相鎂合金在彈性階段和塑性階段的力學(xué)行為。從該圖中可以觀察到引入基-柱界面能夠明顯提高雙相鎂合金彈性階段的楊氏模量，這種現(xiàn)象主要是由于基-柱界面兩側(cè)晶體的晶向不同。眾所周知，楊氏模量與晶體的晶向有著密切的關(guān)系。而對(duì)于晶體鎂，[0001]晶向的楊氏模量大于[1010]晶向的楊氏模量。因此，根據(jù)混合定律[28,57]，可以得到含有基-柱界面雙相鎂合金的楊氏模量大于不含有基-柱界面雙相鎂合金的楊氏模量。另外，從該圖中可以看到含有基-柱界面雙相鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線具有兩個(gè)峰值應(yīng)力，而對(duì)于不含有基-柱界面雙相鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線僅存在一個(gè)峰值應(yīng)力。為了方

第三章基-柱界面對(duì)雙相鎂合金力學(xué)性能的影響19雙相鎂合金的原子勢(shì)能分布圖。從該圖中可以看到晶體原子中第一柱面(1010)的表面能明顯高于密排面基面(0001)原子的表面能，這一研究結(jié)果與Tang等人[59]的研究結(jié)果是一致的。在加載過程中，伴隨著基-柱界面遷移的進(jìn)行，圖3-4中密排面基面(0001)的層數(shù)不斷增加而第一柱面(1010)的層數(shù)不斷減少。因此，結(jié)果明顯表明，在單軸拉伸加載中基-柱界面向能量更有利的方向進(jìn)行遷移。當(dāng)拉伸應(yīng)變達(dá)到0.040時(shí)，在遷移中基-柱界面逐漸地發(fā)展演變?yōu)椤疤菪巍苯缑�，如圖3-3（b）所示。為了進(jìn)一步能夠了解基-柱界面遷移過程中的細(xì)節(jié)，圖3-3（b）中黑色橢圓區(qū)域被放大。從放大圖中可以清楚地看到初始基-柱界面轉(zhuǎn)變?yōu)殇忼X狀界面，其主要由兩部分組成：分別為基-柱界面和(1012)孿晶面，基-柱界面和(1012)孿晶面交替出現(xiàn)，這一現(xiàn)象與先前實(shí)驗(yàn)上的研究是一致的（圖3-3（e）和（f））。(1012)孿晶界面形成的主要原因是由于基-柱界面上的界面缺陷在運(yùn)動(dòng)的過程中受到阻礙，導(dǎo)致它們沿對(duì)角線堆積從而形成(1012)孿晶面[27]。先前的研究表明基-柱界面的能量大約為170mJ/m2，遠(yuǎn)大于(1012)孿晶界的形成能量(~122mJ/m2)[60]。因此，在基-柱界面遷移過程中，基-柱界面的運(yùn)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致基-柱界面弛豫轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰扛鼮榉�(wěn)定的(1012)孿晶面，這一過程是一個(gè)導(dǎo)致能量降低的過程。這正是應(yīng)力-應(yīng)變曲線中第一個(gè)峰值應(yīng)力之后拉伸應(yīng)力突然下降的原因，如圖3-2所示。最終，伴隨著基-柱界面遷移過程的進(jìn)行，基-柱界面被晶體-非晶界面逐漸全部吸收，進(jìn)而晶體上下自由表面處同時(shí)變“瘦”，如圖3-3（c）所示。此時(shí)，沿拉伸方向的晶向與初始樣品Mg2晶體相相同，即：[1010]晶向。之后，系統(tǒng)進(jìn)入強(qiáng)化階段，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線開始上升（對(duì)應(yīng)到圖3-2中b?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3513330