利用分子动力学研究梯度纳米孪晶Cu的微观变形机理.pdf

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1、第50卷第2期仓扁学放、b1．5ONo．22014年2月ACTAMETALLURGICASINICAFeb．2014PP．226—230利用分子动力学研究梯度纳米孪晶Cu的微观变形机理周昊飞曲绍兴(浙江大学工程力学系，杭州310027)摘要提出了一种新的纳米结构材料即梯度纳米孪晶界结构，并利用分子动力学方法计算了梯度纳米孪晶cu的单轴拉伸和压痕的变形过程，分析了纳米孪晶界分布对位错机制的影响．结果表明，梯度纳米孪晶界主导的塑性变形可分为2类，不全位错主导了较厚的孪晶片层的塑性变形，较细孪晶片层的塑性变形由全位错主导．此外，提高孪晶界密度可以有效改善材料的强度和硬度．关键词分子动力学，纳米

2、孪晶界，位错，强度中图法分类号TG113．25文献标识码A文章编号0412—1961(2014)02—0226-05INVESTIGATIoNoFAToMISTICDEFoRMATIoNMECHANISMoFGRADIENTNANoTWINNEDCoPPERUSINGMoLECULARDYNAMICSSIMULATIoNMETHoDZHOUHaofei，QShaoxingDepartmentofEngineeringMechanics．ZhejiangUniversity,Hangzhou310027Correspondent．"QUShaoxing,professor,Tel：(057

3、1)87952024，E—mail：squ锄U．edu．cnSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(Nos．11172264and1122221andScienceandTechnologyInnovativeResearchTeamofZh~iangProvince(No．2o09R5∞lo)Manuscriptreceived2013—09—09，inrevisedform2013～10—30ABSTRACTStrengtheningbytwinboundariesatnanoscaleandgradientsurface

4、nanocrystallizationaretwoimportantstrengtheningapproachesrecentlydrawingconsiderableattentioninthefieldofmetallicmaterialre—search．Inthepresentwork，anovelnanostructure，f．e．，gradientnanoscaletwinboundaries，isproposed．Tore—vealtheiruniquedeformationmechanism，uniaxialtensionsimulationsofgradientnano

5、twinnedcopperareinves-tigatedbymoleculardynamicssimulations．Theresultsshowthatpartialdislocationsgovernthedeformationofrelativelythickertwinswhilefulldislocationscontrolthedeformationofrelativelythinnertwinlayers．Nanoin—dentationprocessesofgradientnanotwinnedcopperarealsoperformed，providinginsigh

6、tsonthestrengtheningandhardeningefectsofnanoscaletwinboundaries．KEYWoRDSmoleculardynamics，nanoscaletwinboundary,dislocation，strength纳米共格孪晶界强化作为一种新型的强化方法，能够显著改善材料的强韧性能，使结构材料具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景．Lu等”。对纳国家自然科学基金项目11172264和11222218及浙江省重点科技米孪晶界强化进行了一系列开创性的研究．利用脉创新团队计划项目2009R50010资助冲电沉积的方法在超细晶Cu中引入高密度的纳米收

7、到初稿日期：2013—09—09，收到修改稿日期：2013—1030孪晶界，将材料强度提高为粗晶Cu的10倍，而导电作者简介：周吴飞，男，1986年生，博士DOI：l0．3724／SPJ．1037．201300570性未发生显著下降．最重要的是，纳米孪晶Cu具有230金属学报第50卷变形，如图6c所示．从图6a中还可以看到，只有当压[6]CaoAJ，weiYG．dAppl，2007；102：083511头的压入深度增加至1nln以上