梯度位错结构Cu单晶微柱压缩的离散位错动力学模拟

发布时间：2021-11-20 19:29

　　近些年来,各种微机电系统（MEMS）层出不穷,其构件通常都是小至微米甚至纳米级别。在金属材料中引入梯度结构,可使材料的多种优良性能得以结合,提升材料的整体综合性能。金属材料的梯度结构主要包括:晶粒尺寸梯度、位错密度梯度、孪晶层片厚度梯度、固溶浓度梯度、相梯度以及混合梯度等。研究具有位错密度梯度结构材料的力学性能,具有重要意义。为此,针对Cu单晶微柱,本文开展了如下研究:（1）通过三维离散位错动力学模拟方法对非均匀位错密度Cu单晶微柱的力学响应进行了系统的研究,模拟了无梯度的均匀位错分布、较小位错密度梯度、较大位错密度梯度3种位错源模型的压缩过程。结果表明:位错行为为Taylor硬化机制时,位错密度梯度结构Cu单晶微柱的弹性模量较大;位错源激活产生的位错环快速滑移至样品表面并逃逸,整个过程中模型的整体位错密度无显著增加;位错密度梯度模型中,由于位错密度最小的区域有最低的局部临界流动应力,因此最先发生塑性流动;塑性强化阶段,应力从位错密度最小（低局部流动应力）区域向密度更大（高流动应力）区域重新分配,导致应力在屈服阶段呈现阶梯增加的强化趋势,位错密度梯度越大,强化的阶梯性也越明显。（2）进... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

离散位错动力学模拟中位错的离散化处理，其中红色的点表示真实存在的物理节点，绿色的节点表示表面节点，蓝色的节点表示离散的节点，黑色的线为位错段

图 1-2 模型网格划分示意图。错的交滑移起着重要的作用，示意图[72]，可以看到，当(1 1 1切应力较大的(1 -1 1)滑移面。图 1-3 交滑移的示意图[72]。

图 1-2 模型网格划分示意图。作用中，位错的交滑移起着重要的作用，并且只滑移的示意图[72]，可以看到，当(1 1 1)滑移面滑移到切应力较大的(1 -1 1)滑移面。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维离散位错动力学的fcc结构单晶压缩应变率效应研究[J]. 郭祥如,孙朝阳,王春晖,钱凌云,刘凤仙.  金属学报. 2018(09)
[2]梯度结构金属材料研究进展[J]. 李毅.  中国材料进展. 2016(09)
[3]梯度纳米结构材料[J]. 卢柯.  金属学报. 2015(01)
[4]利用分子动力学研究梯度纳米孪晶Cu的微观变形机理[J]. 周昊飞,曲绍兴.  金属学报. 2014(02)

博士论文
[1]基于应变梯度塑性理论的微纳米尺度材料力学行为研究[D]. 张旭.华中科技大学 2011



本文编号：3507973