界面和调制周期对孪晶Fe和Cu/Fe多层膜力学性能的影响

发布时间：2021-01-20 17:09

　　纳米层状结构材料以其优异的物理力学性能而备受关注,影响纳米层状结构材料力学性能的因素主要包含两个方面:界面结构、调制周期λ。孪晶共格界面和非共格界面是两种典型的界面,本文采用分子动力学模拟以孪晶Fe和非共格界面的Cu/Fe纳米多层膜为对象研究孪晶界面和非共格界面及其调制周期对材料塑性变形机制的影响,取得了以下主要进展:（1）对孪晶Fe分别进行了拉伸和压缩模拟,研究发现:在BCC结构Fe中植入孪晶并未像FCC-Cu一样改变拉压不对称性质。在拉伸载荷下,孪晶Fe发生相变,由BCC结构转变成FCC结构,相变程度可达50%以上;当应变（?）增加到0.157时,相变程度达到最大,在BCC结构和FCC结构的界面处发现位错形核,并向FCC结构一侧扩展;相变导致孪晶Fe的最大拉应力小于单晶Fe,即在单晶Fe中植入孪晶导致了材料软化,这与常见的孪晶硬化机制不同;相变导致孪晶Fe应力减小的速度要比位错导致应力减小的速度慢。在压载荷下,孪晶Fe没有发生相变,而是产生了大量的点缺陷,随着应变的继续加大,点缺陷被界面吸收,界面增厚,当应变增加到0.172时,在界面两侧开始发生脆性断裂。（2）对Cu/Fe纳米金属... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纳米多层膜结构示意图

图 1.2 孪晶结构示意图Fig.1.2 Schematic diagram of twin structure比，纳米孪晶金属材料具有拉伸强化、高的位向关系，孪晶界面可分为[73]：水平。研究者们研究了水平孪晶界面对金属化现象只发生在堆垛层错能比较低的纳而在堆垛层错能比较高的纳米孪晶纳米线[77]。在拉伸和压缩载荷下，倾斜孪晶界面导致孪晶界面的迁移和孪晶界面的粗化金属在单轴拉伸和压缩下，不会产生剪年，Zhao 等[81]模拟了孪晶界面与加载方的影响，研究发现：当 00< θ < 200时，以，变形机制主要为再生孪晶和退孪晶；当面限制位错运动的模式。2017 年，Zhao

图 1.3 不同层厚多层膜的强化机制Fig. 1.3 Different strength mechanisms of multilayers at different length scales[92]文研究意义上综述可知调制周期[41-47]和界面结构[39,93]是影响纳米层状结构材料的两个主要因素。界面的作用主要包括：位错形核源、限制位错运。界面通过这三种作用来影响材料的力学性能，但目前大多数研究金属层状结构材料的界面主要是 FCC/FCC 类型，而较少关注 FCC/Be 是最常见的两种金属，是 FCC 和 BCC 结构的典型代表。由它们组C 纳米多层膜广泛用于工程领域，尤其是核反应堆材料。研究其界面材料力学性能的影响具有重要的理论意义和应用背景。孪晶界面是属材料中的特殊界面，其对材料性能的影响受到许多研究者的关注明孪晶界具有明显的强化作用[39,93]，但目前大多数研究均关注 FCC对于 BCC 金属 Fe 来说，研究较少。而在 Cu/Fe 纳米多层膜中，外发 Fe 相变[4]，故以 Fe 作为介质弄清孪晶界对材料力学性能的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of tilt interface boundary on mechanical properties of Cu/Ni nanoscale metallic multilayer composites[J]. 杨萌,徐建刚,宋海洋,张云光.  Chinese Physics B. 2015(09)



本文编号：2989437