纳米多晶金刚石在压痕下的塑性形变机制

发布时间：2023-04-18 22:56

　　纳米多晶金刚石的硬度比单晶金刚石的硬度更高,有望在超高压装置等高应力条件下被广泛使用。因此,研究纳米多晶金刚石的塑性形变及相应机制等科学问题引起了人们的极大兴趣。本文采用分子动力学方法,通过构建不同纳米多晶金刚石材料模型,模拟了刚性压头压入纳米多晶金刚石材料表面的情形,得到了加载力随压痕深度变化的关系曲线。通过分析纳米多晶金刚石在压头加载下的微结构变化规律,揭示了纳米多晶金刚石在刚性压头加载下的塑性形变机制,得到了晶粒尺寸及温度、孪晶界厚度、对称倾斜晶界等因素对纳米多晶金刚石硬度及塑性形变的影响规律。本文的主要工作如下:1.研究了不同晶粒尺寸(2 nm,5 nm,7 nm和10 nm)的纳米多晶金刚石在球状刚性压头加载下的硬度及塑性形变机制,得到了在不同温度(300,700,1100和1500K)下纳米多晶金刚石的硬度和塑性形变机制。2.研究了不同纳米孪晶金刚石模型(NTD-i,i=3,6,12,24,36和48)在维氏压头加载下的硬度及塑性形变机制,预测了纳米多晶金刚石硬度随孪晶尺寸减小的变化规律。3.研究了具有不同对称倾斜晶界(θ=12.69°,28.07°,36.87°,53.1...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 纳米多晶金刚石概述
    1.2 研究现状
    1.3 研究意义
2 计算过程和方法
    2.1 分子动力学模拟方法
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 边界条件
        2.1.3 势函数
        2.1.4 系综
        2.1.5 微结构分析方法
    2.2 模型的建立
        2.2.1 纳米多晶金刚石模型
        2.2.2 纳米孪晶金刚石模型
        2.2.3 多晶金刚石中的对称倾斜晶界模型
3 计算结果与讨论
    3.1 晶粒尺寸和温度对纳米多晶金刚石塑性形变机制的影响
        3.1.1 晶粒尺寸的影响
        3.1.2 纳米多晶金刚石塑性形变机制
        3.1.3 温度对纳米多晶金刚石压痕的影响
    3.2 孪晶界对纳米多晶金刚石硬度和塑性形变机制的影响
        3.2.1 硬度和孪晶界的关系
        3.2.2 位错行为和孪晶界的强化作用
        3.2.3 孪晶界的软化作用
    3.3 对称倾斜晶界角对纳米多晶金刚石塑性形变机制的影响
        3.3.1 对称倾斜晶界角对纳米多晶金刚石硬度的影响
        3.3.2 对称倾斜晶界对位错行为的影响
        3.3.3 对称倾斜晶界中的原子无序化行为
        3.3.4 对称倾斜晶界对弹性回复的影响
4 结论
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3793197