應(yīng)力作用下納米晶體材料小角度晶界位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)過程的研究.pdf

1、納米晶體材料相對(duì)于傳統(tǒng)材料具有獨(dú)特的機(jī)械性能，在機(jī)械加載過程中，許多納米晶體材料具有非常良好的彈塑性，關(guān)于其形成機(jī)制，目前已經(jīng)被廣泛研究。材料的微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的宏觀性質(zhì)，當(dāng)納米晶體材料中的晶粒只有僅僅幾納米到幾十納米時(shí)，晶粒與晶粒之間的晶界以及組成晶界的位錯(cuò)對(duì)于納米材料的塑性變形則起著很重要的作用。一般來說，納米晶體材料的塑性以及超塑性機(jī)制可分為以下幾種:普通的位錯(cuò)滑移、沿晶界擴(kuò)展蠕變、三晶界連接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)變形、晶界滑移以及孿晶等等。這

2、些機(jī)制的激活大都基于納米晶體材料的晶粒尺寸。在本論文，依照二維位錯(cuò)-向錯(cuò)動(dòng)力學(xué)，構(gòu)建了一個(gè)理論模型來描述形變中的納米晶體材料中小角度傾側(cè)晶界瓦解的過程。運(yùn)用位錯(cuò)彈性理論，計(jì)算了晶界位錯(cuò)在應(yīng)力場(chǎng)中的受力，同時(shí)結(jié)合位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)公式，計(jì)算晶界瓦解所需的臨界切應(yīng)力，并分析在瓦解過程中位錯(cuò)整體的運(yùn)動(dòng)過程。本論文首次計(jì)算并模擬研究了同時(shí)受到x方向和y方向作用力的晶界位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)問題。通過這一系列的研究，可以揭示納米材料在塑性變形過程中具有大量的可移動(dòng)的位

3、錯(cuò)的形成機(jī)制。這有助于了解納米晶體材料的優(yōu)異的塑性性能。在本論文的計(jì)算模擬過程中，得到了如下結(jié)論:
　　1、對(duì)于單晶界位錯(cuò)組態(tài)，晶界位錯(cuò)在受到外應(yīng)力作用的時(shí)候，會(huì)由晶界兩端率先發(fā)射位錯(cuò)，隨著應(yīng)力的增加，逐漸向晶界中間擴(kuò)展，最終導(dǎo)致整個(gè)晶界瓦解。向錯(cuò)強(qiáng)度的增加，會(huì)導(dǎo)致晶界瓦解難度的增加。
　　2、在單晶界處，得到一組柏氏矢量與x軸成45度夾角的斜排位錯(cuò)組態(tài)。當(dāng)不施加外力作用時(shí)，晶界位錯(cuò)以中間位錯(cuò)為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，成穩(wěn)定狀

4、態(tài)。當(dāng)施加外力后，在外應(yīng)力增加的過程中，位錯(cuò)整體會(huì)逆著柏氏矢量方向滑移。
　　3、對(duì)于雙晶界模型，可以分為雙晶界雙位錯(cuò)組態(tài)模型和雙晶界單位錯(cuò)組態(tài)模型。這兩組模型綜合研究發(fā)現(xiàn)，鄰晶界的存在都會(huì)導(dǎo)致小角晶界瓦解所需的臨界切應(yīng)力減小，即鄰晶界會(huì)有助于小角度晶界的瓦解。
　　4、同號(hào)的雙晶界單位錯(cuò)組態(tài)模型中，晶界的存在能夠吸引鄰晶界位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)鄰晶界的瓦解。異號(hào)的雙晶界單位錯(cuò)組態(tài)模型中，晶界的存在起到排斥鄰晶界位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但同