搜索

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

单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究

马彬 饶秋华 贺跃辉 王世良

单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究

马彬, 饶秋华, 贺跃辉, 王世良
PDF
导出引用
导出核心图
  • 利用分子动力学方法, 对本课题组率先采用金属催化的气相合成法制备出的高纯度单晶钨纳米线进行拉伸变形数值模拟, 通过分析拉伸应力-应变全曲线及其微观变形结构, 揭示出单晶钨纳米线的拉伸变形特征及微观破坏机理. 结果表明: 单晶钨纳米线的应力-应变全曲线可分为弹性阶段、损伤阶段、相变阶段、强化阶段、 破坏阶段等五个阶段, 其中相变是单晶钨纳米线材料强化的重要原因; 首次应力突降是由于局部原子产生了位错、孪生等不可逆变化所致; 第二次应力突降是发生相变的材料得到强化后, 当局部原子再次产生位错导致原子晶格结构彻底破坏而形成裂口、且裂口不断发展成颈缩区时, 材料最终失去承载能力而断裂. 计算模拟得到的单晶钨纳米线弹性模量值与实测值符合较好.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50374082, 51074188)资助的课题.
    [1]

    Wang S L, He Y H, Tang Y W, Huang B Y 2004 China. Tungsten. Industry 19 48 (in Chinese) [王世良, 贺跃辉, 汤义武, 黄伯云 2004 中国钨业 19 48]

    [2]

    Umnov A G, Shiratori Y, Hiraoka H 2003 Appl. Phys. 77 159

    [3]

    Pedrom F J C, Fang X S, Wang S L, He Y H, Yoshio B M M, Zou J, Huang H, Dmitri G 2009 Microscopy. Res. Techn. 72 93

    [4]

    Sreeram V, Hari C, Mahendra K S 2003 J. Amchem. Soc. 125 10792

    [5]

    Olivier L G, Joachim W A, Moon-Chul J 2002 Nano. Lett. 2 191

    [6]

    Tansel K, Wang P I 2005 Thin. Solid. Films 493 293

    [7]

    Huang H, Wu Y Q, Wang S L, He Y H, Zou J, Huang B Y, Liu C T 2009 Mater. Sci. Eng. A 523 193

    [8]

    Wen Y H, Zhang Y, Zhu Z Z 2008 Acta. Phys. Sin. 57 1834 (in Chinese) [文玉华, 张杨, 朱梓忠 2008 物理学报 57 1834]

    [9]

    Zhou G R, Gao Q M 2007 Acta. Phys. Sin. 56 1499 (in Chinese) [周国荣, 高秋明 2007 物理学报 56 1499]

    [10]

    Wu H A, Wang X X, Ni X G 2002 Acta. Metall. Sin 38 1219 (in Chinese) [吴恒安, 王秀喜, 倪向贵 2002 金属学报 38 1219]

    [11]

    Wang S L, He Y H, Fang X S, Zou J, Wang Y, Huang H, Costa P M F J, Song M, Huang B Y, Liu C T, Liaw P K, Bando Y, Golber D 2009 Adv. Mater. 21 2387

    [12]

    Allen M P,Tildesley D J 1987 Computer Simulation of liquids (Oxford: Clarendon Press) p78

    [13]

    Foiles S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [14]

    Zhou X W, Johnson R A, Wadley H N G 2004 Phys. Rev. B 69 1

    [15]

    Willian G H 1985 Phys. Rev. A 31 1695

    [16]

    Hou L Z, Wang S L, Chen G L, He H Y, Xie Y 2013 Transactions of Nonferrous Metals Society of China (In-press)

    [17]

    Volker C, Claus C R, Jorg P, Merten N, Oliver A, Klemens B, Matthias H, Jochen W, Srdjan M, Andrew J S, Achim W H 2008 J. Nanomater 638947 1

  • [1]

    Wang S L, He Y H, Tang Y W, Huang B Y 2004 China. Tungsten. Industry 19 48 (in Chinese) [王世良, 贺跃辉, 汤义武, 黄伯云 2004 中国钨业 19 48]

    [2]

    Umnov A G, Shiratori Y, Hiraoka H 2003 Appl. Phys. 77 159

    [3]

    Pedrom F J C, Fang X S, Wang S L, He Y H, Yoshio B M M, Zou J, Huang H, Dmitri G 2009 Microscopy. Res. Techn. 72 93

    [4]

    Sreeram V, Hari C, Mahendra K S 2003 J. Amchem. Soc. 125 10792

    [5]

    Olivier L G, Joachim W A, Moon-Chul J 2002 Nano. Lett. 2 191

    [6]

    Tansel K, Wang P I 2005 Thin. Solid. Films 493 293

    [7]

    Huang H, Wu Y Q, Wang S L, He Y H, Zou J, Huang B Y, Liu C T 2009 Mater. Sci. Eng. A 523 193

    [8]

    Wen Y H, Zhang Y, Zhu Z Z 2008 Acta. Phys. Sin. 57 1834 (in Chinese) [文玉华, 张杨, 朱梓忠 2008 物理学报 57 1834]

    [9]

    Zhou G R, Gao Q M 2007 Acta. Phys. Sin. 56 1499 (in Chinese) [周国荣, 高秋明 2007 物理学报 56 1499]

    [10]

    Wu H A, Wang X X, Ni X G 2002 Acta. Metall. Sin 38 1219 (in Chinese) [吴恒安, 王秀喜, 倪向贵 2002 金属学报 38 1219]

    [11]

    Wang S L, He Y H, Fang X S, Zou J, Wang Y, Huang H, Costa P M F J, Song M, Huang B Y, Liu C T, Liaw P K, Bando Y, Golber D 2009 Adv. Mater. 21 2387

    [12]

    Allen M P,Tildesley D J 1987 Computer Simulation of liquids (Oxford: Clarendon Press) p78

    [13]

    Foiles S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [14]

    Zhou X W, Johnson R A, Wadley H N G 2004 Phys. Rev. B 69 1

    [15]

    Willian G H 1985 Phys. Rev. A 31 1695

    [16]

    Hou L Z, Wang S L, Chen G L, He H Y, Xie Y 2013 Transactions of Nonferrous Metals Society of China (In-press)

    [17]

    Volker C, Claus C R, Jorg P, Merten N, Oliver A, Klemens B, Matthias H, Jochen W, Srdjan M, Andrew J S, Achim W H 2008 J. Nanomater 638947 1

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1340
  • PDF下载量:  521
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-19
  • 修回日期:  2013-05-14
  • 刊出日期:  2013-09-05

单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究

  • 1. 中南大学, 土木工程学院力学系, 长沙 410075;
  • 2. 中南大学, 粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50374082, 51074188)资助的课题.

摘要: 利用分子动力学方法, 对本课题组率先采用金属催化的气相合成法制备出的高纯度单晶钨纳米线进行拉伸变形数值模拟, 通过分析拉伸应力-应变全曲线及其微观变形结构, 揭示出单晶钨纳米线的拉伸变形特征及微观破坏机理. 结果表明: 单晶钨纳米线的应力-应变全曲线可分为弹性阶段、损伤阶段、相变阶段、强化阶段、 破坏阶段等五个阶段, 其中相变是单晶钨纳米线材料强化的重要原因; 首次应力突降是由于局部原子产生了位错、孪生等不可逆变化所致; 第二次应力突降是发生相变的材料得到强化后, 当局部原子再次产生位错导致原子晶格结构彻底破坏而形成裂口、且裂口不断发展成颈缩区时, 材料最终失去承载能力而断裂. 计算模拟得到的单晶钨纳米线弹性模量值与实测值符合较好.

English Abstract

参考文献 (17)

目录

    /

    返回文章
    返回