扭转力下金属塑性行为的分子动力学研究
本文选题:金属 + 晶界 ; 参考:《郑州大学》2016年硕士论文
【摘要】:本文运用分子动力学模拟方法,以面心立方(FCC)金属块体(Al和Ni)为对象,研究了在扭转作用下其扭转晶界的演化现象,以及双金属界面(Al和Ni)的演化现象。以纳米尺度的体心立方(BCC)金属(Fe)为对象,研究了纯金属纳米线(Fe)在扭转下的塑性变形机制,以及有扭转晶界存在时纳米线的塑性变形机制。主要的研究内容和结论如下:(1)、在扭转力的作用下,我们分别研究了单金属铝和镍在100,110和111取向上的扭转晶界在顺时针扭转和逆时针扭转下的演化行为。因晶粒的取向不同,它们的晶界结构呈现出不同的结构。在100方向上,扭转晶界的初始位错结构呈现出矩形的位错网,它是由两组相互垂直的位错线构成的。在111方向上,扭转晶界的初始位错结构呈现出三角形的位错网,它是由三组位错线组成的。在110方向上,不同的金属表现出不同的位错结构,铝的位错结构是近似的矩形位错网,镍的位错结构则是曲折的位错线组成的位错网。在逆时针扭转时,上述位错网都收缩,使得位错密度增加;在顺时针扭转时,上述位错网都扩大,使得位错密度减小。从中可以看出扭转晶界在两个方向上的演化结果是不对称的。我们同样研究了铝镍双金属界面在扭转作用下的塑性变化行为,结果表明铝镍双金属界面的位错总是在界面内传播,并没有向晶粒内部传播的趋势。而单金属扭转晶界的位错不仅可以在晶界面内传播,它还可以向晶粒内部传播。对比两种情况可以发现,在扭转作用下双金属界面对晶界中位错的传播有一定的抑制作用。(2)、我们分别研究了在100,110和111取向上无缺陷铁纳米线和有扭转晶界存在铁纳米线在扭转力的作用下的塑性变形行为。对于无缺陷纳米线,在100方向上,位错在纳米线表面生成并向纳米线内部传播,逐渐形成了镜像的“C”型位错线;随着扭转的继续,位错线彼此相互作用最终形成了三维的位错网。在110方向上,在纳米线的表面逐渐形成位错滑动面,随着纳米线的扭转,位错滑动面最终相遇并形成了更大的滑动面,它们把纳米线截成了两部分。在111方向上,纳米线不仅形成了镜像的“C”型位错线,还形成了位错面。对于有扭转晶界存在的纳米线,在100方向上,初始的位错结构呈现出矩形的位错网,它是由两组相互垂直的位错线组成的。在110方向上,初始的位错结构是由四条位错线组成的“X”型结。在111方向上,初始的位错结构是由三组平行的位错线组成的位错网。研究结果表明无缺陷纳米线的塑性行为与纳米线的取向有关,有扭转晶界纳米线的塑性行为主要发生在晶界处,并且表现出与FCC金属晶界相似的演化行为。
[Abstract]:In this paper, the evolution of grain boundary and the evolution of Al and Ni at the bimetallic interface have been studied by means of molecular dynamics simulation. The plastic deformation mechanism of pure metal nanowires (Fe) under torsion and the plastic deformation mechanism of nanowires in the presence of torsional grain boundaries were studied. The main contents and conclusions are as follows: 1. Under the effect of torsional force, we have studied the evolution behavior of the grain boundaries of aluminum and nickel at 100110 and 111 orientations respectively under clockwise and counterclockwise torsion. Because of the different orientation of the grains, their grain boundary structures show different structures. In the 100 direction, the initial dislocation structure of the torsional grain boundary presents a rectangular dislocation network, which is composed of two sets of perpendicular dislocation lines. In the 111 direction, the initial dislocation structure of the torsional grain boundary presents a triangular dislocation network, which is composed of three sets of dislocation lines. In the 110 direction, different metals exhibit different dislocation structures. The dislocation structure of aluminum is an approximate rectangular dislocation network, while the dislocation structure of nickel is a dislocation network composed of zigzag dislocation lines. In counterclockwise torsion, the above dislocation net shrinks, which makes the dislocation density increase, and when clockwise torsion, the above dislocation network is enlarged, which makes the dislocation density decrease. It can be seen that the evolution of the torsional grain boundary is asymmetric in both directions. The plastic behavior of Al-Ni bimetallic interface under torsion is also studied. The results show that the dislocation of Al-Ni bimetallic interface always propagates within the interface and does not propagate to the grain interior. The dislocation of single metal torsional grain boundary can propagate not only within the crystal interface, but also into the grain. By comparing the two cases, we can see that The bimetallic interface has a certain inhibitory effect on the propagation of dislocation in grain boundaries under torsional action. We have studied the defects of iron nanowires on 100110 and 111 orientations and the existence of iron nanowires in torsional grain boundaries under the effect of torsional force, respectively. The plastic deformation behavior of. For non-defective nanowires, dislocations form on the surface of nanowires and propagate to nanowires in the 100 direction, gradually forming mirrored "C" type dislocation lines; as torsion continues, The dislocation lines interact with each other and finally form a three-dimensional dislocation network. In the direction of 110, the dislocation slip surface is gradually formed on the surface of nanowires. With the torsion of nanowires, the dislocation slip surfaces finally meet and form larger sliding surfaces, which cut the nanowires into two parts. In the 111 direction, the nanowires not only form the mirror "C" type dislocation line, but also form the dislocation plane. For nanowires with torsional grain boundaries, the initial dislocation structure presents a rectangular dislocation network in the 100 direction, which is composed of two sets of perpendicular dislocation lines. In the 110 direction, the initial dislocation structure is a "X" type junction consisting of four dislocation lines. In the 111 direction, the initial dislocation structure is composed of three sets of parallel dislocation lines. The results show that the plastic behavior of non-defect nanowires is related to the orientation of nanowires. The plastic behavior of nanowires with torsional grain boundaries mainly occurs at grain boundaries and shows the evolution behavior similar to that of FCC metal grain boundaries.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB383.1;O344
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李祝霞;;量子分子动力学研究从熔合-裂变到碎裂的过渡[J];中国原子能科学研究院年报;1989年00期
2 史友进;准分子动力学[J];盐城工学院学报(自然科学版);2003年01期
3 王汉奎;张雄;刘岩;;并行化光滑分子动力学方法及其与分子动力学的耦合[J];计算物理;2008年06期
4 鲁红权;张俊乾;;基于机群的并行分子动力学裂纹模拟[J];上海大学学报(自然科学版);2009年02期
5 于万瑞,刘戈三;固体中冲击波的分子动力学研究[J];高压物理学报;1988年01期
6 张春斌;物态方程的分子动力学研究[J];高压物理学报;1989年01期
7 王继海,张景琳;二维晶格中激波的传播和自由面反射的分子动力学数值研究[J];计算物理;1989年01期
8 陈致英,丁家强,蔡锡年;双原子分子晶体振动弛豫过程的分子动力学研究[J];力学学报;1989年01期
9 段文山;激波在晶格中传播的分子动力学数值模拟[J];西北师范大学学报(自然科学版);1992年03期
10 龚新高,郑庆祺,何怡贞;硅原子集团结构的分子动力学研究[J];计算物理;1992年S2期
相关会议论文 前10条
1 康英永;吕守芹;霍波;龙勉;;利用力致分子动力学模拟方法构建剪切流场[A];第九届全国生物力学学术会议论文汇编[C];2009年
2 张志勇;刘海燕;施蕴渝;;分子动力学与粗粒化模型相结合提高采样效率的方法[A];第九次全国生物物理大会学术会议论文摘要集[C];2002年
3 李春华;孙庭广;陈慰祖;王存新;;谷氨酰胺结合蛋白与谷氨酰胺结合机制的分子动力学研究[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年
4 周圆兀;;基于分子动力学的酶柔性分析[A];第十届全国酶学学术讨论会论文集[C];2011年
5 徐昌建;李德昌;季葆华;;蚕丝蛋白β片结构破坏动力学过程分子动力学模拟[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
6 李有勇;侯廷军;;聚乙二醇修饰的树枝状聚合物用于药物传递的分子动力学研究[A];中国化学会第27届学术年会第15分会场摘要集[C];2010年
7 王传奎;孟庆田;;超强超短脉冲激光场下分子动力学行为的含时理论研究[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年
8 梁中洁;石婷;朱维良;罗成;蒋华良;;沉默调控因子SIR2酶催化反应机制的理论研究[A];中国化学会第27届学术年会第15分会场摘要集[C];2010年
9 高凤凤;苑世领;;泡沫破裂机理的分子动力学研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第5分会:胶体与界面化学中的理论问题[C];2013年
10 袁泉子;赵亚溥;;微柱阵列亲液表面的润湿动力学研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
相关重要报纸文章 前2条
1 ;蛋白质的分子动力学基础[N];中国计算机报;2005年
2 ;QCDoC上研究 分子动力学[N];中国计算机报;2005年
相关博士学位论文 前10条
1 Tekalign Terfa Debela;金属熔体凝固和形核过程的第一性原理分子动力学研究[D];浙江大学;2014年
2 孔红艳;单分子层荧光薄膜结构特性的分子动力学研究[D];陕西师范大学;2014年
3 于洪雨;高压下叠氮化铵和硝酸铵的第一性原理分子动力学研究[D];吉林大学;2016年
4 于影;微纳流动和电池的多尺度模拟研究[D];吉林大学;2016年
5 杨华;活性聚合物热力学行为的分子动力学研究[D];北京交通大学;2016年
6 宋佳宁;生物大分子结构和功能的分子动力学研究[D];华东师范大学;2015年
7 张会军;气体低温形核与生长的分子动力学研究[D];北京科技大学;2015年
8 杨洋;合金固液界面动力学与纳米体系结构和稳定性的分子动力学研究[D];华东师范大学;2010年
9 王遵敬;蒸发与凝结现象的分子动力学研究及实验[D];清华大学;2002年
10 朱孟兆;油浸绝缘纸热老化机理的分子动力学研究[D];重庆大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 谷汉卿;基于分子动力学单晶铝纳米切削机理研究[D];昆明理工大学;2015年
2 梁文甫;含有裂纹的核级管道的LBB分析及其微观裂纹分子动力学研究[D];郑州大学;2015年
3 黄新颖;基于3D-QSAR、分子对接和分子动力学的新型抗肿瘤CombretastatinA-4类似物的分子设计[D];上海应用技术学院;2015年
4 李东旭;铝和铁表面自扩散的分子动力研究[D];广西大学;2015年
5 黄超;Fe-Al体系扩散相关性质的研究[D];广西大学;2015年
6 赵二正;有机物插层氧化石墨的分子动力学计算研究[D];西南科技大学;2015年
7 简健昆;基于分子动力学的铝材料力学性能及循环外载对其影响的研究[D];湖南科技大学;2015年
8 樊淋;基于Peridynamic理论在材料可靠性数值方法的研究[D];贵州大学;2015年
9 王俊杰;高压下金属铜、铁、铝的弹性和热力学性质计算研究[D];山西大学;2014年
10 付宗;碱基分子的结构及振动性质研究[D];西安工业大学;2015年
,本文编号:1932710
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1932710.html