金屬材料的塑性變形和力學(xué)性能依賴(lài)于自身的微觀結(jié)構(gòu)演化,而這種依賴(lài)性多取決于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)行為。因此,準(zhǔn)確地描述位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)行為是理解材料微觀變形機(jī)制及其對(duì)力學(xué)性能影響的關(guān)鍵。在面心立方(Face centered cubic,FCC)金屬中,位錯(cuò)行為受到其分解組態(tài)的影響。位錯(cuò)分解是理解交滑移和湮滅以及相應(yīng)微觀變形機(jī)理的基礎(chǔ)。通常認(rèn)為層錯(cuò)能是影響位錯(cuò)分解的關(guān)鍵參數(shù)。然而,實(shí)驗(yàn)中對(duì)于層錯(cuò)能數(shù)值的測(cè)量結(jié)果卻十分發(fā)散,且一直缺乏合理的解釋。另外,目前對(duì)于位錯(cuò)分解后的交滑移和湮滅過(guò)程的微觀機(jī)制依然缺乏清晰的認(rèn)識(shí),對(duì)于它們與材料宏觀力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)也存在疑惑。因此,本文選擇四種常見(jiàn)的FCC金屬材料,采用分子靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的原子尺度模擬方法,依次研究了位錯(cuò)組態(tài)對(duì)位錯(cuò)分解行為和層錯(cuò)能的影響,位錯(cuò)的交滑移機(jī)制和湮滅行為等。通過(guò)全面分析位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)行為,理解典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的微觀機(jī)理,為優(yōu)化設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)材料提供理論指導(dǎo)。本論文的主要研究結(jié)果如下:1.探討了位錯(cuò)組態(tài)對(duì)位錯(cuò)分解行為和層錯(cuò)能的影響。研究結(jié)果表明,在一定的位錯(cuò)組態(tài)中,隨著位錯(cuò)密度的增加,材料的有效層錯(cuò)能不斷增加,由此便可以解釋層錯(cuò)能實(shí)際測(cè)量值的分散。同時(shí),本研...

【文章頁(yè)數(shù)】：179 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 FCC金屬中的位錯(cuò)與層錯(cuò)能
        1.2.1 全位錯(cuò)的分解與層錯(cuò)能
        1.2.2 層錯(cuò)能與材料塑性變形
        1.2.3 層錯(cuò)能的測(cè)量及影響因素
    1.3 FCC金屬中單根螺位錯(cuò)的交滑移
        1.3.1 不全位錯(cuò)的受力與運(yùn)動(dòng)
        1.3.2 交滑移在塑性變形中的作用
        1.3.3 典型交滑移機(jī)制
        1.3.4 交滑移理論及模擬研究
    1.4 FCC金屬中異號(hào)螺位錯(cuò)的湮滅
        1.4.1 位錯(cuò)湮滅在單向變形中的作用
        1.4.2 位錯(cuò)湮滅在循環(huán)變形中的作用
        1.4.3 位錯(cuò)湮滅理論及模擬研究
    1.5 研究意義、目的及內(nèi)容
第2章 原子尺度模擬方法及原理
    2.1 引言
    2.2 原子間交互作用勢(shì)
        2.2.1 原子對(duì)勢(shì)理論
        2.2.2 嵌入原子理論
    2.3 分子靜力學(xué)方法
        2.3.1 基本原理概述
        2.3.2 能量最小化
    2.4 分子動(dòng)力學(xué)方法
        2.4.1 基本原理概述
        2.4.2 位置和速度更新
        2.4.3 溫度控制方法
    2.5 邊界條件設(shè)定
    2.6 數(shù)據(jù)分析及可視化
        2.6.1 原子應(yīng)力計(jì)算
        2.6.2 能量過(guò)濾法
        2.6.3 Nye張量參數(shù)法
        2.6.4 原子配位數(shù)法
    2.7 本章小結(jié)
第3章 位錯(cuò)列組態(tài)與有效層錯(cuò)能
    3.1 引言
    3.2 原子模擬模型
        3.2.1 單晶體中位錯(cuò)列模型
        3.2.2 孿晶界上位錯(cuò)列模型
        3.2.3 位錯(cuò)分解寬度的測(cè)量
        3.2.4 模擬勢(shì)函數(shù)的選擇
    3.3 理論計(jì)算模型
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 單晶體中位錯(cuò)列的分解
        3.4.2 位錯(cuò)密度與有效層錯(cuò)能
        3.4.3 溫度對(duì)層錯(cuò)能的影響
        3.4.4 孿晶界上位錯(cuò)列的分解
    3.5 本章小結(jié)
第4章 滑移切應(yīng)力下單根螺位錯(cuò)的交滑移
    4.1 引言
    4.2 原子模型
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 應(yīng)力作用下長(zhǎng)位錯(cuò)的交滑移機(jī)制
        4.3.2 應(yīng)力作用下兩種FL機(jī)制的轉(zhuǎn)換
        4.3.3 溫度對(duì)交滑移機(jī)制的影響
        4.3.4 層錯(cuò)能對(duì)交滑移機(jī)制的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 非滑移切應(yīng)力下單根螺位錯(cuò)的交滑移
    5.1 引言
    5.2 模擬模型
    5.3 理論模型
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下位錯(cuò)的靜態(tài)平衡
        5.4.2 靜力學(xué)加載條件下位錯(cuò)的合并
        5.4.3 動(dòng)力學(xué)加載條件下位錯(cuò)的交滑移
    5.5 本章小結(jié)
第6章 螺位錯(cuò)偶極子列的湮滅行為
    6.1 引言
    6.2 模擬模型
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 位錯(cuò)偶極子列的自發(fā)湮滅
        6.3.2 位錯(cuò)偶極子列的分解寬度
        6.3.3 位錯(cuò)偶極子列的臨界通過(guò)應(yīng)力
        6.3.4 滑移切應(yīng)力下偶極子列的湮滅行為
        6.3.5 非滑移切應(yīng)力下偶極子列的湮滅行為
    6.4 本章小結(jié)
第7章 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3844572