分子动力学模拟梯度纳米晶Cu及Cu/Ni合金的力学性能

发布时间：2023-03-19 06:25

　　纳米金属材料的力学性能及变形机制一直是材料领域的研究热点,尤其是关于晶粒尺寸对材料的强度及塑性的影响的研究。一般而言,细化晶粒能够使材料强度增高,但材料的延展性会极大的降低。工程结构材料的理想性能往往是具有高强度和高塑性的,然而强度与塑性通常不可兼得。塑性较好的材料强度往往很低,而具有较高强度的材料其塑性很差。纳米金属材料是典型的高强材料,其强度比粗晶金属高一个量级,但延展性几乎为零;而粗晶金属延展性较好,但强度不高。如何提高纳米金属的拉伸塑性变形能力成为材料领域的一项重大难题。材料的微观结构和成分含量对材料的宏观力学性能起决定性作用。梯度材料的组成、结构连续变化,内部没有明显界面,性质连续变化。有研究发现,梯度纳米金属既具有较高的屈服强度,同时其延展性也非常好。因此对梯度材料相关性能研究就很有意义。计算机模拟发展迅速,已成研究材料性能的一种有效方法。本文采用分子动力学方法研究了梯度纳米晶铜及梯度铜镍合金的力学性能。首先,应用分子动力学方法模拟纳米晶Cu及梯度纳米晶Cu在单向拉伸应变载荷下的的力学性能与微观结构变化过程。模拟结果表明,梯度纳米晶Cu的屈服强度及拉伸塑性变形能力比纳米晶C...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 纳米晶体材料概述
    1.2 梯度材料
    1.3 晶体位错及界面相关理论概述
    1.4 纳米晶Cu、Ni及Cu/Ni合金分子动力学研究现状
    1.5 本文的研究思路及意义
第2章 分子动力学方法
    2.1 引言
    2.2 分子动力学基本原理
        2.2.1 分子动力学模拟的步骤
        2.2.2 有限差分方法
        2.2.3 原子间的相互作用势
        2.2.4 系综
    2.3 系综调节方法
        2.3.1 控温技术
        2.3.2 控压技术
    2.4 边界条件
    2.5 分析方法
        2.5.1 中心对称参数法
        2.5.2 局部晶序法
    2.6 模拟软件简介
    2.7 小结
第3章 粒径梯度变化的纳米晶Cu力学性能
    3.1 引言
    3.2 模型建立及模拟过程
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 模型过程
    3.3 不同晶粒尺寸纳米晶Cu拉伸模拟
    3.4 梯度纳米晶Cu拉伸模拟
    3.5 本章小结
第4章 Ni含量梯度变化的纳米晶Cu/Ni合金拉伸模拟
    4.1 引言
    4.2 模拟方法
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 模拟过程
    4.3 垂直于浓度梯度方向拉伸模拟
    4.4 平行于浓度梯度方向拉伸模拟
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3764745