梁迎春
,
陈家轩
,
白清顺
,
唐玉兰
,
陈明君
金属学报
利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu
(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉
伸过程, 分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响. 结
果表明: 在纳刻划过程中, 在针尖的前方和下方形成加工变形区; 当刻划深度
较浅时, 位错仅在表面与亚表面繁殖; 随着刻划深度的增加, 加工后残留的缺
陷数量增加, 纳构件的有序度及首次屈服应力下降; 加工后的纳构件内部,
尤其在针尖退出处有较高的残余应力. 对加工后的纳构件施加拉伸载荷, 由于
存在残留加工缺陷和较高残余应力, 其应力--应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;
在塑性阶段, 由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力--应变曲
线呈锯齿状逐渐下降. 纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳
链. 纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降. 在应变为0.8处, 刻划较浅的
纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.
关键词:
分子动力学
,
machining
,
tension
梁迎春
,
陈家轩
,
白清顺
,
唐玉兰
,
陈明君
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.08.009
利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉伸过程,分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响.结果表明:在纳刻划过程中,在针尖的前方和下方形成加工变形区;当刻划深度较浅时,位错仅在表面与亚表面繁殖;随着刻划深度的增加,加工后残留的缺陷数量增加,纳构件的有序度及首次屈服应力下降;加工后的纳构件内部,尤其在针尖退出处有较高的残余应力.对加工后的纳构件施加拉伸载荷,由于存在残留加工缺陷和较高残余应力,其应力-应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;在塑性阶段,由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力-应变曲线呈锯齿状逐渐下降.纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳链.纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降.在应变为0.8处,刻划较浅的纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.
关键词:
分子动力学
,
纳米加工
,
拉伸
,
位错
,
残余应力
,
纳构件
白清顺
,
童振
,
梁迎春
,
陈家轩
,
王治国
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00266
对圆形、方形截面形状的单晶Cu纳米杆拉伸变形过程进行了分子动力学模拟.通过中心对称参数方法并结合位错形核理论分析了截面形状、截面面积和长细比对纳米杆拉伸力学特性的影响,研究了单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性.结果表明:首次屈服后,纳米杆在"位错形核-位错延伸与滑移-晶格原子交叉滑移"的交替循环作用机制下,产生塑性变形;截面形状对纳米杆拉伸变形的初始塑性影响较小,而对纳米杆拉伸力学特性的影响较大;随着截面面积的增大,两种截面形状的纳米杆都出现首次屈服点提前,屈服应力减小和弹性模世增大的现象;与方形截面形状纳米杆相比,圆形截面形状纳米杆的屈服应力的变化率较小,其弹性模量的变化率较大;当截面面积增人到500 nm2后,两种截面形状纳米杆的弹性模量趋于稳定,其值接近理论值84 GPa.加大仿真规模后,长细比对纳米杆的拉伸力学特性略有影响.
关键词:
分子动力学
,
拉伸
,
纳米杆
,
位错形核
,
力学特性
