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
郭永博
,
梁迎春
,
陈明君
,
卢礼华
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.10.008
基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embedded atom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间,工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(<110>晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.
关键词:
单晶Cu
,
纳米加工
,
分子动力学
,
温度分布
,
热软化效应
,
位错
