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

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