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

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

邵建立 何安民 段素青 王裴 秦承森

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

邵建立, 何安民, 段素青, 王裴, 秦承森
PDF
导出引用
导出核心图
  • 用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内
    • 基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2007A09001,2008B0101008,2009A0101004)资助的课题.
    [1]

    Young D 1991 Phase Diagrams of the Elements (Berkeley, CA: University of California Press) p177

    [2]

    Bancroft D, Peterson E L, Minshall S 1956 J. Appl. Phys. 27 291

    [3]

    Takahashi T, Basset W A 1964 Science 145 483

    [4]

    Jamieson J C, Lawson A W 1962 J. Appl. Phys. 33 776

    [5]

    Birch F 1952 J. Geophys. Res. 57 227

    [6]

    Andrews J 1973 J. Phys. Chem. Solids 34 825

    [7]

    Boettger J C, Wallace D C 1997 Phys. Rev. B 55 2840

    [8]

    Ekman M, Sadigh B, Einarsdotter K, Blaha P 1998 Phys. Rev. B 58 5296

    [9]

    Herper H C, Hoffmann E, Entel P 1999 Phys. Rev. B 60 3839

    [10]

    Wang F M, Ingalls R 1998 Phys. Rev. B 57 5647

    [11]

    Taylor R D, Pasternak M P, Jeanloz R 1991 J. Appl. Phys. 69 6126

    [12]

    Bhattacharya K, Conti S, Zanzotto G, Zimmer J 2004 Nature 428 55

    [13]

    Yaakobi B, Boehly T R, Meyerhofer D D, Collins T J B 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075501

    [14]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L 2002 Science 296 1681

    [15]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L 2005 Phys. Rev. B 72 064120

    [16]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Albers R C, Wark J S, Higginbotham A, Holian B L 2007 Phys. Rev. Lett. 98 135701

    [17]

    Friák M, ob M 2008 Phys. Rev. B 77 174117

    [18]

    Kalantar D H, Belak J F, Collins G W, Colvin J D, Davies H M, Eggert J H, Germann T C, Hawreliak J, Holian B L, Kadau K, Lomdahl P S, Lorenzana H E, Meyers M A, Rosolankova K, Schneider M S, Sheppard J, Stlken J S, Wark J S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075502

    [19]

    Hawreliak J A, Kalantar D H, Stlken J S, Remington R A, Lorenzana H E 2008 Phys. Rev. B 78 220101(R)

    [20]

    Caspersen K J, Lew A, Ortiz M, Carter E A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 115501

    [21]

    Liu J B, Johnson D D 2009 Phys. Rev. B 79 134113

    [22]

    Shao J L, Duan S Q, He A M, Qin C S, Wang P 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 245703

    [23]

    Shao J L, He A M, Qin C S, Wang P 2009 Acta Phys. Sin. 58 5610 (in Chinese) [邵建立、何安民、秦承森、王 裴 2009 物理学报 58 5610]

    [24]

    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]

    [25]

    Lu Z P, Zhu W J, Liu S J, Lu T C, Chen X R 2009 Acta Phys. Sin. 58 2083 (in Chinese) [卢志鹏、祝文军、刘绍军、卢铁城、陈向荣 2009 物理学报 58 2083]

    [26]

    Daw M S, Baskes M I 1983 Phys. Rev. Lett. 50 1285

    [27]

    Daw M S, Baskes M I 1984 Phys. Rev. B 29 6443

    [28]

    Harrison R J, Voter A F, Chen S P 1989 "Embedded Atom Potential for bcc Iron" in Atomistic Simulation of Materials Beyond Pair Potentials (New York: Plenum Press) p219

    [29]

    Rose J H, Smith J R, Guinea F, Ferrante J 1984 Phys. Rev. B 29 2963

    [30]

    Hoffmann K H 1996 Computational Physics (Berlin Heidelberg: Springer-Verlag) p268

    [31]

    Swope W C, Andersen H C, Berens P H, Wilson K R 1982 J. Chem. Phys. 76 637

    [32]

    Kelchner C L, Plimpton S J, Hamilton J C 1998 Phys. Rev. B 58 11085

    [33]

    Allen M P, Tildesley D J 1987 Computer Simulations of Liquids (Oxford: Oxford University Press) p46

    [34]

    Andrew R L 1996 Molecular Modeling:Principle and Practice (Berlin Heidelberg: Springer-Verlag)p357

  • [1]

    Young D 1991 Phase Diagrams of the Elements (Berkeley, CA: University of California Press) p177

    [2]

    Bancroft D, Peterson E L, Minshall S 1956 J. Appl. Phys. 27 291

    [3]

    Takahashi T, Basset W A 1964 Science 145 483

    [4]

    Jamieson J C, Lawson A W 1962 J. Appl. Phys. 33 776

    [5]

    Birch F 1952 J. Geophys. Res. 57 227

    [6]

    Andrews J 1973 J. Phys. Chem. Solids 34 825

    [7]

    Boettger J C, Wallace D C 1997 Phys. Rev. B 55 2840

    [8]

    Ekman M, Sadigh B, Einarsdotter K, Blaha P 1998 Phys. Rev. B 58 5296

    [9]

    Herper H C, Hoffmann E, Entel P 1999 Phys. Rev. B 60 3839

    [10]

    Wang F M, Ingalls R 1998 Phys. Rev. B 57 5647

    [11]

    Taylor R D, Pasternak M P, Jeanloz R 1991 J. Appl. Phys. 69 6126

    [12]

    Bhattacharya K, Conti S, Zanzotto G, Zimmer J 2004 Nature 428 55

    [13]

    Yaakobi B, Boehly T R, Meyerhofer D D, Collins T J B 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075501

    [14]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L 2002 Science 296 1681

    [15]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Holian B L 2005 Phys. Rev. B 72 064120

    [16]

    Kadau K, Germann T C, Lomdahl P S, Albers R C, Wark J S, Higginbotham A, Holian B L 2007 Phys. Rev. Lett. 98 135701

    [17]

    Friák M, ob M 2008 Phys. Rev. B 77 174117

    [18]

    Kalantar D H, Belak J F, Collins G W, Colvin J D, Davies H M, Eggert J H, Germann T C, Hawreliak J, Holian B L, Kadau K, Lomdahl P S, Lorenzana H E, Meyers M A, Rosolankova K, Schneider M S, Sheppard J, Stlken J S, Wark J S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075502

    [19]

    Hawreliak J A, Kalantar D H, Stlken J S, Remington R A, Lorenzana H E 2008 Phys. Rev. B 78 220101(R)

    [20]

    Caspersen K J, Lew A, Ortiz M, Carter E A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 115501

    [21]

    Liu J B, Johnson D D 2009 Phys. Rev. B 79 134113

    [22]

    Shao J L, Duan S Q, He A M, Qin C S, Wang P 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 245703

    [23]

    Shao J L, He A M, Qin C S, Wang P 2009 Acta Phys. Sin. 58 5610 (in Chinese) [邵建立、何安民、秦承森、王 裴 2009 物理学报 58 5610]

    [24]

    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]

    [25]

    Lu Z P, Zhu W J, Liu S J, Lu T C, Chen X R 2009 Acta Phys. Sin. 58 2083 (in Chinese) [卢志鹏、祝文军、刘绍军、卢铁城、陈向荣 2009 物理学报 58 2083]

    [26]

    Daw M S, Baskes M I 1983 Phys. Rev. Lett. 50 1285

    [27]

    Daw M S, Baskes M I 1984 Phys. Rev. B 29 6443

    [28]

    Harrison R J, Voter A F, Chen S P 1989 "Embedded Atom Potential for bcc Iron" in Atomistic Simulation of Materials Beyond Pair Potentials (New York: Plenum Press) p219

    [29]

    Rose J H, Smith J R, Guinea F, Ferrante J 1984 Phys. Rev. B 29 2963

    [30]

    Hoffmann K H 1996 Computational Physics (Berlin Heidelberg: Springer-Verlag) p268

    [31]

    Swope W C, Andersen H C, Berens P H, Wilson K R 1982 J. Chem. Phys. 76 637

    [32]

    Kelchner C L, Plimpton S J, Hamilton J C 1998 Phys. Rev. B 58 11085

    [33]

    Allen M P, Tildesley D J 1987 Computer Simulations of Liquids (Oxford: Oxford University Press) p46

    [34]

    Andrew R L 1996 Molecular Modeling:Principle and Practice (Berlin Heidelberg: Springer-Verlag)p357

  • [1] 刘绍军, 卢铁城, 陈向荣, 崔新林, 祝文军, 卢志鹏. 单轴应变条件下Fe从α到ε结构相变机制的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(6): 4303-4312. doi: 10.7498/aps.59.4303
    [2] 邵建立, 何安民, 秦承森, 王裴. 一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5610-5617. doi: 10.7498/aps.58.5610
    [3] 李金, 桂贵, 孙立忠, 钟建新. 单轴大应变下二维六角氮化硼的结构变化. 物理学报, 2010, 59(12): 8820-8828. doi: 10.7498/aps.59.8820
    [4] 马通, 谢红献. 单晶铁沿[101]晶向冲击过程中面心立方相的形成机制. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191877
    [5] 刘绍军, 卢铁城, 陈向荣, 卢志鹏, 祝文军. 非静水压条件下铁从α到ε结构相变的第一性原理计算. 物理学报, 2009, 58(3): 2083-2089. doi: 10.7498/aps.58.2083
    [6] 王云天, 曾祥国, 杨鑫. 高应变率下温度对单晶铁中孔洞成核与生长影响的分子动力学研究. 物理学报, 2019, 68(24): 246102. doi: 10.7498/aps.68.20190920
    [7] 邵建立, 王 裴, 秦承森, 周洪强. 铁冲击相变的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5389-5393. doi: 10.7498/aps.56.5389
    [8] 吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇. 单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型. 物理学报, 2011, 60(9): 097302. doi: 10.7498/aps.60.097302
    [9] 汪志刚, 吴亮, 张杨, 文玉华. 面心立方铁纳米粒子的相变与并合行为的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(9): 096105. doi: 10.7498/aps.60.096105
    [10] 卢志鹏, 祝文军, 卢铁城. 高压下Fe从bcc到hcp结构相变机理的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(5): 056401. doi: 10.7498/aps.62.056401
    [11] 王海龙, 王秀喜, 梁海弋. 应变效应对金属Cu表面熔化影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2005, 54(10): 4836-4841. doi: 10.7498/aps.54.4836
    [12] 张加宏, 顾芳, 顾斌, 杨丽娟. 应变石墨烯纳米带谐振特性的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(5): 056103. doi: 10.7498/aps.60.056103
    [13] 卢果, 王帅创, 张广财, 许爱国. 分子动力学中应变分析的统计矩方法及应用. 物理学报, 2012, 61(7): 073102. doi: 10.7498/aps.61.073102
    [14] 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
    [15] 刘建廷, 段海明. 不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(7): 4826-4834. doi: 10.7498/aps.58.4826
    [16] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, 69(7): 070201. doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [17] 张程宾, 程启坤, 陈永平. 分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2014, 63(23): 236601. doi: 10.7498/aps.63.236601
    [18] 张忠强, 李冲, 刘汉伦, 葛道晗, 程广贵, 丁建宁. 石墨烯碳纳米管复合结构渗透特性的分子动力学研究. 物理学报, 2018, 67(5): 056102. doi: 10.7498/aps.67.20172424
    [19] 李锐, 刘腾, 陈翔, 陈思聪, 符义红, 刘琳. 界面结构对Cu/Ni多层膜纳米压痕特性影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2018, 67(19): 190202. doi: 10.7498/aps.67.20180958
    [20] 杨旻昱, 宋建军, 张静, 唐召唤, 张鹤鸣, 胡辉勇. 氮化硅膜致小尺寸金属氧化物半导体晶体管沟道单轴应变物理机理. 物理学报, 2015, 64(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  3607
  • PDF下载量:  772
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-08-17
  • 修回日期:  2009-10-12
  • 刊出日期:  2010-07-15

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

  • 1. 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
    基金项目: 

    中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2007A09001,2008B0101008,2009A0101004)资助的课题.

摘要: 用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内

English Abstract

参考文献 (34)

目录

    /

    返回文章
    返回