纳米级单晶铱变形行为的分子动力学模拟.pdf

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1、第19卷第2期粉末冶金材料科学与工程2014年4月Vb1．19NO2MaterialsScienceandEngineeringofPowderMetallurgyApr．2014纳米级单晶铱变形行为的分子动力学模拟张瑶，薛祥义，胡锐，李金山，傅恒志(西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072)摘要：单晶铱具有良好的物理、化学性能，应用范围广，但目前对于纳米级别的单晶铱研究较少，本文采用分子动力学方法模拟不同应变率下纳米级别单晶铱单轴拉伸性能。研究结果表明，应变率的变化对应力应变曲线的弹性变形阶段和塑性变形阶段都有影响，且对塑性变形阶段影

2、响较大。不同应变率对应的纳米级单晶铱的变形机制不同，当应变率小于0．0003ps1时，应变率的变化不会对材料的力学性能产生影响，断裂为脆性断裂；当应变率增大到0．0004ps时，变形机制由脆性断裂逐渐向低塑性断裂过渡；当应变率达到0．001ps时，变形过程中晶体沿(1101晶面发生滑移，断口附近有颈缩产生。关键词：分子动力学；应变率；单轴拉伸；变形机制中图分类号：TG146．3+4文献标识码：A文章编号：16730224(2014)2—165．06Moleculardynamicssimulationofnano—sizedsinglecrysta

3、lIridiumdeformationbehaviorZHANGFan，XUEXiang-yi，HURui，LIJin-shan，FUHeng-zhi(StateKeyLabofSolidificationProcessing，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072，China)Abstract：Duetothegoodphysicalandchemicalproperties，singlecrystalIridiumhasawiderangeofapplications．However，th

4、eexistingstudyaboutthedeformationbehaviorofnano—sizedsinglecrystalIridiumislittle．Inthepresentpaper,thenano-sizedsinglecrystalIridiumunderuniaxialtensionanddiferentstrainrateissimulatedbyusingthemoleculardynamics．Thecalculatedresultsindicatethatthevariationofstrainratehasinflu

5、encenotonlyontheelasticstagebutalsoontheplasticstage，andhasmoreinfluenceontheplasticstage．Diferentstrainrateleadstodiferentdeformationmechanism．Whenthestrainrateisbelow0．0003ps一，thevariationofstrainratehasnosignificantefectonthemechanicalpropertiesofthecrystalanditexhibitsbrit

6、tlefracture．Whilethestrainrateisgreaterthan0．0004ps～．thedeformationmechanismchangesfrombrittlefracturetolowplasticfracture．Whenthestrainrateexceeds0．o01ps～，nano·sizedsinglecrystalIridiumslipsalong(110)plane，andthereissomeneckingnearthefracture．Keywords：moleculardynamics；strain

7、rate；uniaxia1tension；deformationmechanism铱属面心立方铂族金属，熔点高(2443℃)，密度原，因此通过分子动力学模拟研究纳米级别单晶大(22．42g／cm)，硬度高(弹性模量l_527GPa，泊松铱的力学性能可以帮助了解单晶铱的本征特性。比0．26[)，最为独特的是，铱是1种具有室温脆性研究者在分子动力学模拟材料力学行为方面做了的面心立方金属【2]。现有研究多集中于对宏观块体铱很多研究工作，目前利用分子动力学对铱变形行为的脆性机理的研究L3】，而对单晶铱的变形行为及其力学研究较少，但对于单晶铜以及其他一些常见

8、面心立方性能的了解并不多，由于大尺寸单晶铱材料不容易获金属的研究较为深入。韩志萍[5】等人利用分子动力学得，较难通过实验方