SiC/Al复合材料界面力学性能的分子动力学研究
发布时间：2021-01-23 03:12
本文运用分子动力学方法对SiC/Al复合材料的界面力学性能和界面结构进行模拟研究。通过对双层膜结构的SiC/Al复合材料进行拉伸、压缩和剪切模拟,研究其界面结构、界面力学性能及其影响因素、塑性变形机制和拉伸断裂机理等内容。对不同界面结构类型的研究发现,当C原子位于界面时,界面结构比Si原子在界面时的界面结构混乱。由于界面两侧物质和晶体结构都不同,存在一定的晶格失配度,弛豫后界面附近的Al有一定的失配位错。对（100）Al||（100si）Sic结构的SiC/Al界面进行拉伸模拟研究,模拟结果显示复合板层结构的SiC/Al界面比双薄膜结构的SiC/Al界面拉伸强度高,和单晶Al的拉伸强度几乎一致；分析模拟结果显示塑性变形过程和断裂机制为：首先位错从界面发射,并向A1内部运动,遇到界面发生反射,随后发生滑移,并且有发生旋转和晶体重构的现象,滑移后有空洞生成,最后空洞增大形成裂纹而最终断裂。SiC/Al界面的拉伸强度随着拉伸应变率的增大而增大,且随着温度的降低而增大。复合板层结构和双薄膜结构的SiC/Al与单晶Al相比其拉伸强度并没有得到提高。复合板层结构或双薄膜结构的SiC/Al力学性能主...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 金属陶瓷复合材料简介
1.1.1 金属陶瓷复合材料的分类与性能特点
1.1.2 金属陶瓷复合材料的研究意义
1.1.3 铝基复合材料的发展概况及应用
1.2 SiC/Al复合材料的研究现状
1.2.1 SiC/Al复合材料界面行为的研究
1.2.2 SiC/Al复合材料强化机制的研究
1.2.3 SiC颗粒尺寸和体积分数对复合材料性能影响的研究
1.3 有关界面及变形的数值模拟研究状况
1.3.1 金属陶瓷界面的计算模拟
1.3.2 金属变形的计算模拟
1.4 本文选题的研究意义和主要研究内容
参考文献
第二章 分子动力学方法简介及势函数的验证
2.1 分子动力学基本原理
2.1.1 运动方程
2.1.2 运动方程的求解
2.2 分子动力学模拟方法
2.2.1 计算模拟流程
2.2.2 初始条件和边界条件的设置
2.2.3 原子间相互作用势
2.2.4 系宗的选取
2.2.5 控温和控压方法
2.2.6 感兴趣量的提取
2.2.7 模拟软件与可视化
2.3 本文势函数的验证
2.4 本章小结
参考文献
第三章 SiC/Al复合材料拉伸分子动力学模拟
3.1 模型的建立及模拟过程
3.2 模拟结果及讨论
3.2.1 界面结构
3.2.2 应力应变曲线及变形机制
3.2.3 变形速率的影响
3.2.4 温度的影响
3.2.5 晶向的影响
3.2.6 界面结合键类型的影响
3.3 本章小结
参考文献
第四章 SiC/Al复合材料压缩和剪切分子动力学模拟
4.1 SiC/Al复合材料压缩模拟
4.1.1 模型的建立和模拟过程
4.1.2 模拟结果及讨论
4.1.2.1 应力应变曲线
4.1.2.2 塑性变形机制
4.1.3 基体Al晶向对压缩力学性能的影响
4.1.4 增强体SiC晶向对压缩力学性能的影响
4.2 SiC/Al复合材料剪切模拟
4.2.1 模型的建立和模拟过程
4.2.2 模拟结果及讨论
4.3 本章小结
参考文献
第五章 总结
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC含量对SiC/6061Al基复合材料性能的影响[J]. 兖利鹏,王爱琴,谢敬佩,郝世明,倪增磊,王行. 粉末冶金工业. 2013(05)
[2]颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响[J]. 石文超,李萍,李晓,薛克敏. 粉末冶金工业. 2013(01)
[3]SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的SiC/Al界面形貌[J]. 贺毅强,王娜,乔斌,冯立超,陈志钢,陈振华. 中国有色金属学报. 2010(07)
[4]Structure and bonding properties of Y doped Σ37 grain boundary in alumina[J]. 王亚斌,张刚,刘明杰,陈湘陇,陈军. Chinese Physics B. 2009(03)
[5]氧原子在γ-TiAl（111）表面吸附的第一性原理研究[J]. 李虹,刘利民,王绍青,叶恒强. 金属学报. 2006(09)
[6]纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料的力学性能研究[J]. 田晓风,肖伯律,樊建中,万志永,左涛,张维玉. 稀有金属. 2005(04)
[7]SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制[J]. 郭建,沈宁福. 材料科学与工程. 2002(04)
[8]SiCp尺寸对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响[J]. 肖伯律,毕敬,赵明久,马宗义. 金属学报. 2002(09)
[9]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J]. 崔岩. 材料工程. 2002(06)
[10]金属基复合材料的强化机制[J]. 陈剑锋,武高辉,孙东立,姜龙涛. 航空材料学报. 2002(02)
博士论文
[1]金属纳米材料塑性变形机制及尺寸效应的分子动力学研究[D]. 徐爽.北京交通大学 2014
本文编号：2994435
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 金属陶瓷复合材料简介
1.1.1 金属陶瓷复合材料的分类与性能特点
1.1.2 金属陶瓷复合材料的研究意义
1.1.3 铝基复合材料的发展概况及应用
1.2 SiC/Al复合材料的研究现状
1.2.1 SiC/Al复合材料界面行为的研究
1.2.2 SiC/Al复合材料强化机制的研究
1.2.3 SiC颗粒尺寸和体积分数对复合材料性能影响的研究
1.3 有关界面及变形的数值模拟研究状况
1.3.1 金属陶瓷界面的计算模拟
1.3.2 金属变形的计算模拟
1.4 本文选题的研究意义和主要研究内容
参考文献
第二章 分子动力学方法简介及势函数的验证
2.1 分子动力学基本原理
2.1.1 运动方程
2.1.2 运动方程的求解
2.2 分子动力学模拟方法
2.2.1 计算模拟流程
2.2.2 初始条件和边界条件的设置
2.2.3 原子间相互作用势
2.2.4 系宗的选取
2.2.5 控温和控压方法
2.2.6 感兴趣量的提取
2.2.7 模拟软件与可视化
2.3 本文势函数的验证
2.4 本章小结
参考文献
第三章 SiC/Al复合材料拉伸分子动力学模拟
3.1 模型的建立及模拟过程
3.2 模拟结果及讨论
3.2.1 界面结构
3.2.2 应力应变曲线及变形机制
3.2.3 变形速率的影响
3.2.4 温度的影响
3.2.5 晶向的影响
3.2.6 界面结合键类型的影响
3.3 本章小结
参考文献
第四章 SiC/Al复合材料压缩和剪切分子动力学模拟
4.1 SiC/Al复合材料压缩模拟
4.1.1 模型的建立和模拟过程
4.1.2 模拟结果及讨论
4.1.2.1 应力应变曲线
4.1.2.2 塑性变形机制
4.1.3 基体Al晶向对压缩力学性能的影响
4.1.4 增强体SiC晶向对压缩力学性能的影响
4.2 SiC/Al复合材料剪切模拟
4.2.1 模型的建立和模拟过程
4.2.2 模拟结果及讨论
4.3 本章小结
参考文献
第五章 总结
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC含量对SiC/6061Al基复合材料性能的影响[J]. 兖利鹏,王爱琴,谢敬佩,郝世明,倪增磊,王行. 粉末冶金工业. 2013(05)
[2]颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响[J]. 石文超,李萍,李晓,薛克敏. 粉末冶金工业. 2013(01)
[3]SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的SiC/Al界面形貌[J]. 贺毅强,王娜,乔斌,冯立超,陈志钢,陈振华. 中国有色金属学报. 2010(07)
[4]Structure and bonding properties of Y doped Σ37 grain boundary in alumina[J]. 王亚斌,张刚,刘明杰,陈湘陇,陈军. Chinese Physics B. 2009(03)
[5]氧原子在γ-TiAl（111）表面吸附的第一性原理研究[J]. 李虹,刘利民,王绍青,叶恒强. 金属学报. 2006(09)
[6]纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料的力学性能研究[J]. 田晓风,肖伯律,樊建中,万志永,左涛,张维玉. 稀有金属. 2005(04)
[7]SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制[J]. 郭建,沈宁福. 材料科学与工程. 2002(04)
[8]SiCp尺寸对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响[J]. 肖伯律,毕敬,赵明久,马宗义. 金属学报. 2002(09)
[9]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J]. 崔岩. 材料工程. 2002(06)
[10]金属基复合材料的强化机制[J]. 陈剑锋,武高辉,孙东立,姜龙涛. 航空材料学报. 2002(02)
博士论文
[1]金属纳米材料塑性变形机制及尺寸效应的分子动力学研究[D]. 徐爽.北京交通大学 2014
本文编号：2994435
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2994435.html
