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纳米多晶金属样本构建的分子动力学模拟研究

马文 经福谦 张亚林 祝文军 陈开果 邓小良

纳米多晶金属样本构建的分子动力学模拟研究

马文, 经福谦, 张亚林, 祝文军, 陈开果, 邓小良
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  • 研究了分子动力学模拟中纳米多晶金属样本的构建过程.首先采用Voronoi几何方法生成初始的纳米多晶铝和铜样本,然后用快速冷凝(或共轭梯度)法得到样本的局域最低能态,最后在恒温零应力周围环境下(常温常压NPT系综)退火得到最低能态样本.使用样本的残余内应力来衡量纳米多晶样本是否与实验制备的一致.通过监测这两步弛豫过程中晶界结构的变化形态、体系平均内应力和能量下降过程及具体的局域分布和不同弛豫条件下最终样本的弹性常数,发现样本的能量和残余内应力都接近实验制备的纳米多晶金属.对Voronoi几何法生成的晶界而言
    • 基金项目: 冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室基金(批准号:9140C6703010804, 9140C6701010902)和中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2007A01004)资助的课题.
    [1]

    Weertman J R 2002 Nanostructured Materials: Processing, Properties, and Potential Applications (New York: William Andrew Publishing) p397

    [2]

    Wang H T, Yang W 2004 Adv. Mech. 34 13(in Chinese) [王宏涛、杨 卫 2004 力学进展 34 13]

    [3]

    Jiang B, Weng G J 2004 J. Mech. Phys. Solids 52 1125

    [4]

    Zhang L, Wang S Q, Ye H Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 2497(in Chinese) [张 林、 王绍青、 叶恒强 2004 物理学报 53 2497]

    [5]

    van Swygenhoven H, Derlet P M 2008 Dislocations in Solids (Amsterdam: Elsevier) p1

    [6]

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

    [7]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L, Kadau D, Entel P, Kreth M, Westerhoff F, Wolf D E 2004 Metall. Mater. Trans. A 35 2719

    [8]

    Keblinski P, Wolf D, Phillpot S R, Gleiter H 1999 Scripta Mater. 41 631

    [9]

    Chen D 1995 Comput. Mater. Sci. 3 327

    [10]

    van Swygenhoven H, Caro A 1997 Nanostruct. Mater. 9 669

    [11]

    Schitz J, Vegge T, di Tolla F D, Jacobsen K W 1999 Phys. Rev. B 60 11971

    [12]

    Dalla Torre F, van Swygenhoven H, Victoria M 2002 Acta Mater. 50 3957

    [13]

    Frseth A G, Derlet P M, van Swygenhoven H 2006 Scripta Mater. 54 477

    [14]

    van Swygenhoven H, Derlet P M 2001 Phys. Rev. B 64 224105

    [15]

    Yamakov V, Wolf D, Phillpot S R, Gleiter H 2002 Acta Mater. 50 5005

    [16]

    Bringa E M, Caro A, Wang Y M, Victoria M, McNaney J M, Remington B A, Smith R F, Torralva B R, van Swygenhoven H 2005 Science 309 1838

    [17]

    Xu Z, Wang X X, Liang H Y, Wu H A 2004 Acta Phys. Sin. 53 3637(in Chinese) [徐 洲、王秀喜、 梁海弋、 吴恒安 2004 物理学报 53 3637]

    [18]

    Plimpton S J 1995 J. Comput. Phys. 117 1

    [19]

    Cui X L, Zhu W J, Deng X L, Li Y J, He H L 2006 Acta Phys. Sin. 55 5545(in Chinese) [崔新林、 祝文军、 邓小良、 李英骏、 贺红亮 2006 物理学报 55 5545]

    [20]

    Deng X L, Zhu W J, He H L, Wu D X, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4767(in Chinese) [邓小良、 祝文军、 贺红亮、 伍登学、 经福谦 2006 物理学报 55 4767]

    [21]

    Parrinello M, Rahman A 1980 J. Appl. Phys. 52 7182

    [22]

    Hoover W G 1989 Phys. Rev. A 40 2814

    [23]

    Nose S, Yonezawa F 1986 J. Chem. Phys. 84 1803

    [24]

    Mishin Y, Mehl M J, Papaconstantopoulos D A, Voter A F, Kress J D 2001 Phys. Rev. B 63 224106

    [25]

    Mishin Y, Parkas D, Mehl M J, Papaconstantopoulos D 1999 Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 538 535

    [26]

    Zhu W J, Song Z F, Deng X L, He H L, Cheng X Y 2007 Phys. Rev. B 75 024104

    [27]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X R, He H L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3703(in Chinese) [王海燕、 祝文军、 宋振飞、 刘绍军、 陈向荣、 贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [28]

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

    [29]

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

    [30]

    Bulatov V V, Cai W 2006 Computer Simulations of Dislocations (Oxford: Oxford University Press) p42

    [31]

    Wu X L, Zhu Y T, Ma E 2006 Appl. Phys. Lett. 88 121905

    [32]

    Liu X M 2003 Micro- and Meso-Scale Structure and Mechanical Properties of Engineering Materials (Hefei: University of Science and Technology of China Press) p112 (in Chinese) [刘孝敏 2003工程材料的微细观结构和力学性能 (合肥: 中国科学技术大学出版社) 第112页]

  • [1]

    Weertman J R 2002 Nanostructured Materials: Processing, Properties, and Potential Applications (New York: William Andrew Publishing) p397

    [2]

    Wang H T, Yang W 2004 Adv. Mech. 34 13(in Chinese) [王宏涛、杨 卫 2004 力学进展 34 13]

    [3]

    Jiang B, Weng G J 2004 J. Mech. Phys. Solids 52 1125

    [4]

    Zhang L, Wang S Q, Ye H Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 2497(in Chinese) [张 林、 王绍青、 叶恒强 2004 物理学报 53 2497]

    [5]

    van Swygenhoven H, Derlet P M 2008 Dislocations in Solids (Amsterdam: Elsevier) p1

    [6]

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

    [7]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L, Kadau D, Entel P, Kreth M, Westerhoff F, Wolf D E 2004 Metall. Mater. Trans. A 35 2719

    [8]

    Keblinski P, Wolf D, Phillpot S R, Gleiter H 1999 Scripta Mater. 41 631

    [9]

    Chen D 1995 Comput. Mater. Sci. 3 327

    [10]

    van Swygenhoven H, Caro A 1997 Nanostruct. Mater. 9 669

    [11]

    Schitz J, Vegge T, di Tolla F D, Jacobsen K W 1999 Phys. Rev. B 60 11971

    [12]

    Dalla Torre F, van Swygenhoven H, Victoria M 2002 Acta Mater. 50 3957

    [13]

    Frseth A G, Derlet P M, van Swygenhoven H 2006 Scripta Mater. 54 477

    [14]

    van Swygenhoven H, Derlet P M 2001 Phys. Rev. B 64 224105

    [15]

    Yamakov V, Wolf D, Phillpot S R, Gleiter H 2002 Acta Mater. 50 5005

    [16]

    Bringa E M, Caro A, Wang Y M, Victoria M, McNaney J M, Remington B A, Smith R F, Torralva B R, van Swygenhoven H 2005 Science 309 1838

    [17]

    Xu Z, Wang X X, Liang H Y, Wu H A 2004 Acta Phys. Sin. 53 3637(in Chinese) [徐 洲、王秀喜、 梁海弋、 吴恒安 2004 物理学报 53 3637]

    [18]

    Plimpton S J 1995 J. Comput. Phys. 117 1

    [19]

    Cui X L, Zhu W J, Deng X L, Li Y J, He H L 2006 Acta Phys. Sin. 55 5545(in Chinese) [崔新林、 祝文军、 邓小良、 李英骏、 贺红亮 2006 物理学报 55 5545]

    [20]

    Deng X L, Zhu W J, He H L, Wu D X, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4767(in Chinese) [邓小良、 祝文军、 贺红亮、 伍登学、 经福谦 2006 物理学报 55 4767]

    [21]

    Parrinello M, Rahman A 1980 J. Appl. Phys. 52 7182

    [22]

    Hoover W G 1989 Phys. Rev. A 40 2814

    [23]

    Nose S, Yonezawa F 1986 J. Chem. Phys. 84 1803

    [24]

    Mishin Y, Mehl M J, Papaconstantopoulos D A, Voter A F, Kress J D 2001 Phys. Rev. B 63 224106

    [25]

    Mishin Y, Parkas D, Mehl M J, Papaconstantopoulos D 1999 Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 538 535

    [26]

    Zhu W J, Song Z F, Deng X L, He H L, Cheng X Y 2007 Phys. Rev. B 75 024104

    [27]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X R, He H L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3703(in Chinese) [王海燕、 祝文军、 宋振飞、 刘绍军、 陈向荣、 贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [28]

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

    [29]

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

    [30]

    Bulatov V V, Cai W 2006 Computer Simulations of Dislocations (Oxford: Oxford University Press) p42

    [31]

    Wu X L, Zhu Y T, Ma E 2006 Appl. Phys. Lett. 88 121905

    [32]

    Liu X M 2003 Micro- and Meso-Scale Structure and Mechanical Properties of Engineering Materials (Hefei: University of Science and Technology of China Press) p112 (in Chinese) [刘孝敏 2003工程材料的微细观结构和力学性能 (合肥: 中国科学技术大学出版社) 第112页]

  • [1] 吕晓丹, 赵成利, 宁建平, 秦尤敏, 贺平逆, 苟富均. F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(9): 095203. doi: 10.7498/aps.60.095203
    [2] 陈仙, 张静, 唐昭焕. 纳米尺度下Si/Ge界面应力释放机制的分子动力学研究. 物理学报, 2019, 68(2): 026801. doi: 10.7498/aps.68.20181530
    [3] 苟富均, 姜明, 闫安英, 张传武, 苗峰. BeO分子在不同方向外电场中的能量和光谱. 物理学报, 2010, 59(11): 7743-7748. doi: 10.7498/aps.59.7743
    [4] 文玉华, 杨全文, 朱如曾. 纳米铜团簇在常温和升温过程中能量特征的分子动力学研究. 物理学报, 2005, 54(1): 89-95. doi: 10.7498/aps.54.89
    [5] 蒋 青, 曹海霞, 陶永梅. 用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响. 物理学报, 2005, 54(1): 274-279. doi: 10.7498/aps.54.274
    [6] 梁海弋, 王秀喜, 吴恒安, 王宇. 纳米多晶铜微观结构的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2308-2314. doi: 10.7498/aps.51.2308
    [7] 吴恒安, 倪向贵, 王宇, 王秀喜. 金属纳米棒弯曲力学行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(7): 1412-1415. doi: 10.7498/aps.51.1412
    [8] 马文, 陆彦文. 纳米多晶铜中冲击波阵面的分子动力学研究. 物理学报, 2013, 62(3): 036201. doi: 10.7498/aps.62.036201
    [9] 袁林, 敬鹏, 刘艳华, 徐振海, 单德彬, 郭斌. 多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2014, 63(1): 016201. doi: 10.7498/aps.63.016201
    [10] 闻鹏, 陶钢, 任保祥, 裴政. 纳米多晶铜的超塑性变形机理的分子动力学探讨. 物理学报, 2015, 64(12): 126201. doi: 10.7498/aps.64.126201
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-08-20
  • 修回日期:  2009-11-11
  • 刊出日期:  2010-07-15

纳米多晶金属样本构建的分子动力学模拟研究

  • 1. (1)国防科学技术大学物理系,长沙 410073; 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室,绵阳 621900; (2)中国工程物理研究院计算机应用研究所,绵阳 621900; (3)中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室,绵阳 621900
    基金项目: 

    冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室基金(批准号:9140C6703010804, 9140C6701010902)和中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2007A01004)资助的课题.

摘要: 研究了分子动力学模拟中纳米多晶金属样本的构建过程.首先采用Voronoi几何方法生成初始的纳米多晶铝和铜样本,然后用快速冷凝(或共轭梯度)法得到样本的局域最低能态,最后在恒温零应力周围环境下(常温常压NPT系综)退火得到最低能态样本.使用样本的残余内应力来衡量纳米多晶样本是否与实验制备的一致.通过监测这两步弛豫过程中晶界结构的变化形态、体系平均内应力和能量下降过程及具体的局域分布和不同弛豫条件下最终样本的弹性常数,发现样本的能量和残余内应力都接近实验制备的纳米多晶金属.对Voronoi几何法生成的晶界而言

English Abstract

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