金属纳米线的形变机理研究

发布时间：2017-05-09 23:07

  本文关键词：金属纳米线的形变机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电子电镀在国民经济中占有重要地位。随着现代科学技术的不断发展,计算机模拟方法将成为研究物质微观结构和行为的重要辅助手段。本论文针对电子电镀工艺(无氰镀银工艺)中存在的问题,提取内在的科学问题,基于实验室自主开发的大规模分子动力学仿真平台,通过建立多种含不同晶界结构纳米线的计算模型进行纳米线拉伸力学形变机理的研究。一方面详细讨论了纳米线的晶界结构对于纳米线形变机理的详细影响；另一方面充分考虑到的外部因素包括,纳米线外力载荷速率、体系温度等因素对纳米线拉伸形变机理的影响。通过对材料拉伸形变机理的模拟研究,逐步揭示微纳尺度材料的形变机理,为进一步开展微纳加工技术研究打下基础。具体内容主要包括如下部分：1.球晶Ag纳米线的拉仲形变研究根据电子电镀中观察到的纳米材料的结构,以球形晶粒结构为基本单元构建了含球形晶粒的方形多晶Ag纳米线模型。考察了球形晶粒的直径大小对多晶纳米线的弹性形变、初始塑性形变的影响。探究球晶个数不同对银纳米线的拉伸形变机理的影响,为镀层材料的改进提供了理论指导。2.泰森多边形多晶Ag纳米线的拉伸形变研究以柱状晶粒结构为基本单元构建了方形多晶Ag纳米线。首先考察了柱状晶粒的长径比对多晶纳米线的弹性形变、初始塑性形变的影响,同时还考察了晶粒的长径比对断裂模式的影响。3. 不同温度下泰森多边形多晶Ag纳米线的拉仲形变研究以柱状晶粒结构为基本单元构建了方形多晶Ag纳米线。在研究柱状晶粒长径比对纳米线形变机理的基础上,进一步探究了体系温度对多晶纳米线的弹性形变、初始塑性形变的影响。同时还考察了温度对纳米线断裂模式的影响。4.孪晶Ag纳米线的拉伸形变研究研究了孪晶Ag纳米线的拉伸形变行为。构建了一系列含不同孪晶界间距的方形纳米线模型,首先考察了孪晶界密度对纳米线拉伸形变机理的影响,其次研究了体系温度、拉伸速率对孪晶纳米线的力学影响。同时还考察了孪晶界密度、温度等对纳米线断裂模式的影响。为构建高强度纳米线提供理论指导。
【关键词】：分子动力学 Ag纳米线 拉伸形变 晶界 孪晶
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 中文摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 本论文的主要创新点11-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 纳米金属材料研究现状12-13
• 1.2 纳米金属材料的电化学制备13-15
• 1.3 分子动力学在金属纳米材料研究中的应用15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 参考文献18-24
• 第二章 计算模型与方法24-40
• 2.1 分子动力学的基本原理24-32
• 2.1.1 分子动力学的基本关系式24-25
• 2.1.2 势函数的发展25-28
• 2.1.3 运动方程的数值求解28-29
• 2.1.4 初始条件29
• 2.1.5 温度校正法29
• 2.1.6 边界条件29-30
• 2.1.7 力的计算方法30-32
• 2.2 分子动力学的计算机实现32-34
• 2.2.1 NanoMD软件介绍32-33
• 2.2.2 软件的工作流程33-34
• 2.3 分析方法34-36
• 2.3.1 原子级应力和应变34-35
• 2.3.2 径向分布函数35
• 2.3.3 缺陷的判定方法35-36
• 参考文献36-40
• 第三章 球晶纳米线的拉伸形变研究40-48
• 3.1 引言40-41
• 3.2 球晶纳米线模型的建立41
• 3.3 结果与讨论41-44
• 3.4 小结44-45
• 参考文献45-48
• 第四章 泰森多边形纳米线的拉伸形变研究48-56
• 4.1 引言48-49
• 4.2 泰森多边形纳米线模型的建立49
• 4.3 结果与讨论49-53
• 4.4 小结53
• 参考文献53-56
• 第五章 温度对泰森多边形纳米线拉伸形变的影响56-66
• 5.1 引言56-57
• 5.2 泰森多边形纳米线模型的建立57-58
• 5.3 结果与讨论58-62
• 5.4 小结62
• 参考文献62-66
• 第六章 孪晶纳米线的拉伸形变研究66-78
• 6.1 引言66-68
• 6.2 方形李晶纳米线68
• 6.3 结果与讨论68-75
• 6.4 小结75
• 参考文献75-78
• 第七章 总结与展望78-80
• 附录80-82
• 致谢82-83

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本文编号：353486