分子動力學模擬梯度納米晶Cu及Cu-Ni合金的力學性能.pdf

1、納米金屬材料的力學性能及變形機制一直是材料領域的研究熱點，尤其是關于晶粒尺寸對材料的強度及塑性的影響的研究。一般而言，細化晶粒能夠使材料強度增高，但材料的延展性會極大的降低。工程結構材料的理想性能往往是具有高強度和高塑性的，然而強度與塑性通常不可兼得。塑性較好的材料強度往往很低，而具有較高強度的材料其塑性很差。納米金屬材料是典型的高強材料，其強度比粗晶金屬高一個量級，但延展性幾乎為零；而粗晶金屬延展性較好，但強度不高。如何提高納米金屬的

2、拉伸塑性變形能力成為材料領域的一項重大難題。材料的微觀結構和成分含量對材料的宏觀力學性能起決定性作用。梯度材料的組成、結構連續(xù)變化，內(nèi)部沒有明顯界面，性質(zhì)連續(xù)變化。有研究發(fā)現(xiàn)，梯度納米金屬既具有較高的屈服強度，同時其延展性也非常好。因此對梯度材料相關性能研究就很有意義。計算機模擬發(fā)展迅速，已成研究材料性能的一種有效方法。本文采用分子動力學方法研究了梯度納米晶銅及梯度銅鎳合金的力學性能。
　　首先，應用分子動力學方法模擬納米晶Cu及

3、梯度納米晶Cu在單向拉伸應變載荷下的的力學性能與微觀結構變化過程。模擬結果表明，梯度納米晶Cu的屈服強度及拉伸塑性變形能力比納米晶Cu略高。在對梯度納米晶Cu拉伸模擬過程中，其變形機制較為復雜，粒徑較小的區(qū)域首先產(chǎn)生裂紋，然后逐漸在粒徑較大的區(qū)域出現(xiàn)裂紋，單晶區(qū)塑性最好，材料遭到破壞時仍然沒有裂紋出現(xiàn)，只存在位錯運動及堆垛層錯。
　　其次，應用分子動力學方法模擬Ni成分梯度變化的納米晶Cu/Ni合金在單向拉伸應變載荷下，合金的力學