發(fā)布時間：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,嚴重阻礙了鎂合金在工業(yè)上的大規(guī)模應用,這主要源于鎂合金在室溫下的獨立滑移系數(shù)量不足。而當非晶合金的尺寸降低到納米尺度時,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提升鎂合金的強度和塑性。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）孿晶界對雙相鎂合金變形機制的影響仍不清楚,而這些問題的解決對設(shè)計高性能雙相鎂合金具有非常重要的意義。在本文中,我們采用分子動力學模擬方法研究了在拉伸載荷下基-柱界面和（10（?）2）孿晶界面對雙相鎂合金變形機制和力學性能的影響,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）研究了基-柱界面對雙相鎂合金變形機制的影響,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】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

第三章基-柱界面對雙相鎂合金力學性能的影響17重要的影響。本章采用Liu等人[54]開發(fā)的嵌入原子勢來描述Al-Al，Mg-Al和Mg-Mg之間的相互作用。使用Virial理論[55]計算拉伸應力，Velocity-Verlet算法被采用來計算牛頓運動方程[27,56]，時間步長為2fs。加載前，采用NPT系綜對初始模型進行趨恒，使其達到平衡狀態(tài)。在加載的過程中，系統(tǒng)的溫度控制為300K，應變率為2.5×10。沿X-方向和Z-方向采用周期性邊界條件，而Y-方向為自由表面。3.3結(jié)果與討論3.3.1基-柱界面對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力應變曲線。Fig.3-2.Thestress-straincurvesofthedual-phasemagnesiumalloyswithandwithoutbasal/prismaticinterface.為了研究引入基-柱界面對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力應變曲線圖。這里值得注意的是，對于不同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力應變曲線具有兩個峰值應力，而對于不含有基-柱界面雙相鎂合金的應力應變曲線僅存在一個峰值應力。為了方

第三章基-柱界面對雙相鎂合金力學性能的影響19雙相鎂合金的原子勢能分布圖。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行遷移。當拉伸應變達到0.040時，在遷移中基-柱界面逐漸地發(fā)展演變?yōu)椤疤菪巍苯缑妫鐖D3-3（b）所示。為了進一步能夠了解基-柱界面遷移過程中的細節(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)象與先前實驗上的研究是一致的（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動的過程中受到阻礙，導致它們沿對角線堆積從而形成(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-柱界面的運動將會導致基-柱界面弛豫轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰扛鼮榉�(wěn)定的(1012)孿晶面，這一過程是一個導致能量降低的過程。這正是應力-應變曲線中第一個峰值應力之后拉伸應力突然下降的原因，如圖3-2所示。最終，伴隨著基-柱界面遷移過程的進行，基-柱界面被晶體-非晶界面逐漸全部吸收，進而晶體上下自由表面處同時變“瘦”，如圖3-3（c）所示。此時，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)進入強化階段，對應的應力應變曲線開始上升（對應到圖3-2中b?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Mg的{10■2}形變孿晶機制[J]. 單智偉,劉博宇.  金屬學報. 2016(10)
[2]分子模擬中常用的結(jié)構(gòu)分析與表征方法綜述[J]. 張世良,戚力,高偉,馮士東,劉日平.  燕山大學學報. 2015(03)



本文編號：3513330