搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于准连续介质方法模拟纳米多晶体Ni中裂纹的扩展

邵宇飞 王绍青

基于准连续介质方法模拟纳米多晶体Ni中裂纹的扩展

邵宇飞, 王绍青
PDF
导出引用
导出核心图
  • 通过准连续介质方法模拟了纳米多晶体Ni中裂纹的扩展过程.模拟结果显示:裂纹尖端的应力场可以导致晶界分解、层错和变形孪晶的形成等塑性形变,在距离裂纹尖端越远的位置,变形孪晶越少,在裂纹尖端附近相同距离处,层错要远多于变形孪晶.这反映了局部应力的变化以及广义平面层错能对变形孪晶的影响.计算了裂纹尖端附近区域原子级局部静水应力的分布.计算结果表明:裂纹前端晶界处容易产生细微空洞,这些空洞附近为张应力集中区,并可能促使裂纹沿着晶界扩展.模拟结果定性地反映了纳米多晶体Ni中的裂纹扩展过程,并与相关实验结果符合得很好
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB605103)资助的课题.
    [1]

    Meyers M A, Mishra A, Benson D J 2006 Prog. Mater. Sci. 51 427

    [2]

    Dao M, Lu L, Asaro R J, Hosson J T M, Ma E 2007 Acta Mater. 55 4041

    [3]

    Zhao Y H, Topping T, Bingert J F, Thornton J J, Dangelewicz A M, Li Y, Liu W, Zhu Y T, Zhou Y Z, Lavernia E J 2008 Adv. Mater. 20 3028

    [4]

    Kumar K S, Suresh S, Chisholm M F, Horton J A, Wang P 2003 Acta Mater. 51 387

    [5]

    Shan Z W, Knapp J A, Follstaedt D M, Stach E A, Wiezorek J M K, Mao S X 2008 Phys. Rev. Lett. 100 105502

    [6]

    Xie J J, Wu X L, Hong Y S 2007 Scripta Mater. 57 5

    [7]

    Farkas D, Swygenhoven H V, Derlet P M 2002 Phys. Rev. B 66 060101

    [8]

    Cao A J, Wei Y G 2007 Phys. Rev. B 76 024113

    [9]

    Farkas D, Willemann M, Hyde B 2005 Phys. Rev. Lett. 94 165502

    [10]

    Zhou H F, Qu S X 2010 Nanotechnology 21 035706

    [11]

    Cao L X, Wang C Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 413 (in Chinese) [曹莉霞、王崇愚 2007 物理学报 56 413]

    [12]

    Xie H X, Wang C Y, Yu T, Du J P 2009 Chin. Phys. B 18 251

    [13]

    Abraham F F, Walkup R, Gao H J, Duchaineau M, Rubia T, Seager M 2002 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 5783

    [14]

    Tadmor E B, Hai S 2003 J. Mech. Phys. Solids 51 765

    [15]

    Wang H T, Qin Z D, Ni Y S, Zhang W 2009 Acta Phys. Sin. 58 1057 (in Chinese) [王华滔、秦昭栋、倪玉山、张 文 2009 物理学报 58 1057]

    [16]

    Shimokawa T, Kinari T, Shintaku S 2007 Phys. Rev. B 75 144108

    [17]

    Miller R E, Ortiz M, Phillips R, Shenoy V, Tadmor E B 1998 Eng. Fracture Mech. 61 427

    [18]

    Zhou T, Yang X H, Chen C Y 2009 Int. J. Solids Struct. 46 1975

    [19]

    Swygenhoven H V, Farkas D, Caro A 2000 Phys. Rev. B 62 831

    [20]

    Swygenhoven H V, Derlet P M, Froseth A G 2004 Nature Mater. 3 399

    [21]

    Wu X L, Zhu Y T 2008 Phys. Rev. Lett. 101 025503

    [22]

    Farkas D, Petegem S V, Derlet P M, Swygenhoven H V 2005 Acta Mater. 53 3115

    [23]

    Tadmor E B, Ortiz M, Phillips R 1996 Philos. Mag. A 73 1529

    [24]

    Tadmor E B, Phillips R, Ortiz M 1996 Langmuir 12 4529

    [25]

    Miller R E, Tadmor E B 2002 J. Computer-Aided Mater. Design 9 203

    [26]

    Voronoi G Z 1908 J. Reine Angew. Math. 134 199

    [27]

    Hai S, Tadmor E B 2003 Acta Mater. 51 117

    [28]

    Sih G C, Liebowitz H 1968 Fracture: An Advanced Treatise (Vol. 2) (New York: Academic Press) p67

    [29]

    Meyers M A, Chawla K K 2009 Mechanical Behavior of Materials (2nd Ed) (New York: Cambridge University Press) p114

    [30]

    Mishin Y, Farkas D, Mehl M J, Papaconstantopoulos D A 1999 Phys. Rev. B 59 3393

    [31]

    Li J 2003 Modeling Simul. Mater. Sci. Engng. 11 173

    [32]

    Honeycutt J D, Andersen H C 1987 J. Phys. Chem. 91 4950

    [33]

    Cormier J, Rickman J M, Delph T J 2001 J. Appl. Phys. 89 99

    [34]

    Saramas M, Derlet P M, Swygenhoven H V 2003 Phys. Rev. B 68 224111

    [35]

    Zimmerman J A, Gao H J, Abraham F F 2000 Modeling Simul. Mater. Sci. Engng. 8 103

    [36]

    Siegel D J 2005 Appl. Phys. Lett. 87 121901

  • [1]

    Meyers M A, Mishra A, Benson D J 2006 Prog. Mater. Sci. 51 427

    [2]

    Dao M, Lu L, Asaro R J, Hosson J T M, Ma E 2007 Acta Mater. 55 4041

    [3]

    Zhao Y H, Topping T, Bingert J F, Thornton J J, Dangelewicz A M, Li Y, Liu W, Zhu Y T, Zhou Y Z, Lavernia E J 2008 Adv. Mater. 20 3028

    [4]

    Kumar K S, Suresh S, Chisholm M F, Horton J A, Wang P 2003 Acta Mater. 51 387

    [5]

    Shan Z W, Knapp J A, Follstaedt D M, Stach E A, Wiezorek J M K, Mao S X 2008 Phys. Rev. Lett. 100 105502

    [6]

    Xie J J, Wu X L, Hong Y S 2007 Scripta Mater. 57 5

    [7]

    Farkas D, Swygenhoven H V, Derlet P M 2002 Phys. Rev. B 66 060101

    [8]

    Cao A J, Wei Y G 2007 Phys. Rev. B 76 024113

    [9]

    Farkas D, Willemann M, Hyde B 2005 Phys. Rev. Lett. 94 165502

    [10]

    Zhou H F, Qu S X 2010 Nanotechnology 21 035706

    [11]

    Cao L X, Wang C Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 413 (in Chinese) [曹莉霞、王崇愚 2007 物理学报 56 413]

    [12]

    Xie H X, Wang C Y, Yu T, Du J P 2009 Chin. Phys. B 18 251

    [13]

    Abraham F F, Walkup R, Gao H J, Duchaineau M, Rubia T, Seager M 2002 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 5783

    [14]

    Tadmor E B, Hai S 2003 J. Mech. Phys. Solids 51 765

    [15]

    Wang H T, Qin Z D, Ni Y S, Zhang W 2009 Acta Phys. Sin. 58 1057 (in Chinese) [王华滔、秦昭栋、倪玉山、张 文 2009 物理学报 58 1057]

    [16]

    Shimokawa T, Kinari T, Shintaku S 2007 Phys. Rev. B 75 144108

    [17]

    Miller R E, Ortiz M, Phillips R, Shenoy V, Tadmor E B 1998 Eng. Fracture Mech. 61 427

    [18]

    Zhou T, Yang X H, Chen C Y 2009 Int. J. Solids Struct. 46 1975

    [19]

    Swygenhoven H V, Farkas D, Caro A 2000 Phys. Rev. B 62 831

    [20]

    Swygenhoven H V, Derlet P M, Froseth A G 2004 Nature Mater. 3 399

    [21]

    Wu X L, Zhu Y T 2008 Phys. Rev. Lett. 101 025503

    [22]

    Farkas D, Petegem S V, Derlet P M, Swygenhoven H V 2005 Acta Mater. 53 3115

    [23]

    Tadmor E B, Ortiz M, Phillips R 1996 Philos. Mag. A 73 1529

    [24]

    Tadmor E B, Phillips R, Ortiz M 1996 Langmuir 12 4529

    [25]

    Miller R E, Tadmor E B 2002 J. Computer-Aided Mater. Design 9 203

    [26]

    Voronoi G Z 1908 J. Reine Angew. Math. 134 199

    [27]

    Hai S, Tadmor E B 2003 Acta Mater. 51 117

    [28]

    Sih G C, Liebowitz H 1968 Fracture: An Advanced Treatise (Vol. 2) (New York: Academic Press) p67

    [29]

    Meyers M A, Chawla K K 2009 Mechanical Behavior of Materials (2nd Ed) (New York: Cambridge University Press) p114

    [30]

    Mishin Y, Farkas D, Mehl M J, Papaconstantopoulos D A 1999 Phys. Rev. B 59 3393

    [31]

    Li J 2003 Modeling Simul. Mater. Sci. Engng. 11 173

    [32]

    Honeycutt J D, Andersen H C 1987 J. Phys. Chem. 91 4950

    [33]

    Cormier J, Rickman J M, Delph T J 2001 J. Appl. Phys. 89 99

    [34]

    Saramas M, Derlet P M, Swygenhoven H V 2003 Phys. Rev. B 68 224111

    [35]

    Zimmerman J A, Gao H J, Abraham F F 2000 Modeling Simul. Mater. Sci. Engng. 8 103

    [36]

    Siegel D J 2005 Appl. Phys. Lett. 87 121901

  • [1] 王鹏, 徐建刚, 张云光, 宋海洋. 晶粒尺寸对纳米多晶铁变形机制影响的模拟研究. 物理学报, 2016, 65(23): 236201. doi: 10.7498/aps.65.236201
    [2] 孙浩亮, 宋忠孝, 徐可为. 基体对应力诱导的纳米晶W膜开裂行为的影响. 物理学报, 2008, 57(8): 5226-5231. doi: 10.7498/aps.57.5226
    [3] 何燕, 周刚, 刘艳侠, 王皞, 徐东生, 杨锐. 原子模拟钛中微孔洞的结构及其失效行为. 物理学报, 2018, 67(5): 050203. doi: 10.7498/aps.67.20171670
    [4] 贺新福, 杨文, 樊胜. 论FeCr合金辐照损伤的多尺度模拟. 物理学报, 2009, 58(12): 8657-8669. doi: 10.7498/aps.58.8657
    [5] 曹莉霞, 王崇愚. α-Fe裂纹的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(1): 413-422. doi: 10.7498/aps.56.413
    [6] 刘晃清, 王玲玲, 秦伟平. 二氧化锆纳米材料中Eu3+的发光特性. 物理学报, 2004, 53(1): 282-285. doi: 10.7498/aps.53.282
    [7] 马腾宇, 李万俊, 何先旺, 胡慧, 黄利娟, 张红, 熊元强, 李泓霖, 叶利娟, 孔春阳. β-Ga2O3纳米材料的尺寸调控与光致发光特性. 物理学报, 2020, 69(10): 108102. doi: 10.7498/aps.69.20200158
    [8] 冯秋菊, 许瑞卓, 郭慧颖, 徐坤, 李荣, 陶鹏程, 梁红伟, 刘佳媛, 梅艺赢. 衬底位置对化学气相沉积法制备的磷掺杂p型ZnO纳米材料形貌和特性的影响. 物理学报, 2014, 63(16): 168101. doi: 10.7498/aps.63.168101
    [9] 李超, 姚湲, 杨阳, 沈希, 高滨, 霍宗亮, 康晋锋, 刘明, 禹日成. 纳米材料及HfO2基存储器件的原位电子显微学研究. 物理学报, 2018, 67(12): 126802. doi: 10.7498/aps.67.20180731
    [10] 赖占平. 二维辉钼材料及器件研究进展. 物理学报, 2013, 62(5): 056801. doi: 10.7498/aps.62.056801
    [11] 邵元智, 钟伟荣, 任 山, 蔡志苏, 龚 雷. 纳米团聚生长的多重分形谱. 物理学报, 2005, 54(7): 3290-3296. doi: 10.7498/aps.54.3290
    [12] 杨文华, 刘永生, 朱艳燕, 陈静, 杨金焕, 杨正龙. 新型空间硅太阳电池纳米减反射膜系的优化设计. 物理学报, 2009, 58(7): 4992-4996. doi: 10.7498/aps.58.4992
    [13] 刘军, 周伟昌, 张建福. CdS:Cu一维纳米结构及其光子学特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 206101. doi: 10.7498/aps.61.206101
    [14] 程大伟, 包黎红, 张红艳, 潘晓剑, 那仁格日乐, 赵凤岐, 特古斯, 朝洛濛. 蒸发冷凝法制备超细CeB6和SmB6纳米粉末及可见光穿透特性. 物理学报, 2019, 68(24): 246101. doi: 10.7498/aps.68.20191312
    [15] 羊新胜, 王 豫, 董 亮, 张 锋, 齐立桢. 纳米WO3块体材料的电致变色效应. 物理学报, 2004, 53(8): 2724-2727. doi: 10.7498/aps.53.2724
    [16] 林志贤, 郭太良, 胡利勤, 姚 亮, 王晶晶, 杨春建, 张永爱, 郑可炉. 四角状氧化锌纳米材料的场致发射平板显示器. 物理学报, 2006, 55(10): 5531-5534. doi: 10.7498/aps.55.5531
    [17] 张鹏程, 方文玉, 鲍磊, 康文斌. 蛋白质“液-液相分离”的理论和计算方法进展综述. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200438
    [18] 吴德会, 刘志天, 王晓红, 苏令锌. 表面缺陷的方向性对漏磁场分布的影响. 物理学报, 2017, 66(4): 048102. doi: 10.7498/aps.66.048102
    [19] 马春兰. 高质量规则多孔氧化铝模板的制备. 物理学报, 2004, 53(6): 1952-1955. doi: 10.7498/aps.53.1952
    [20] 赵宇龙, 陈铮, 龙建, 杨涛. 晶体相场法模拟纳米晶材料反霍尔-佩奇效应的微观变形机理. 物理学报, 2013, 62(11): 118102. doi: 10.7498/aps.62.118102
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  3545
  • PDF下载量:  948
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-01-06
  • 修回日期:  2010-01-22
  • 刊出日期:  2010-10-15

基于准连续介质方法模拟纳米多晶体Ni中裂纹的扩展

  • 1. 中国科学院金属研究所,沈阳材料科学国家(联合)实验室,沈阳 110016
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB605103)资助的课题.

摘要: 通过准连续介质方法模拟了纳米多晶体Ni中裂纹的扩展过程.模拟结果显示:裂纹尖端的应力场可以导致晶界分解、层错和变形孪晶的形成等塑性形变,在距离裂纹尖端越远的位置,变形孪晶越少,在裂纹尖端附近相同距离处,层错要远多于变形孪晶.这反映了局部应力的变化以及广义平面层错能对变形孪晶的影响.计算了裂纹尖端附近区域原子级局部静水应力的分布.计算结果表明:裂纹前端晶界处容易产生细微空洞,这些空洞附近为张应力集中区,并可能促使裂纹沿着晶界扩展.模拟结果定性地反映了纳米多晶体Ni中的裂纹扩展过程,并与相关实验结果符合得很好

English Abstract

参考文献 (36)

目录

    /

    返回文章
    返回