納米金屬多層膜是在單層膜和復合膜的基礎上發(fā)展起來的一種新型薄膜,它具有整體材料和單一材料都難以達到的某些特殊性能,在航空航天、機械加工等領域具有良好的發(fā)展及應用前景,因此納米金屬多層膜吸引了眾多學者的目光并成為材料研究中的一個熱點。近年來,大量學者通過實驗探究發(fā)現(xiàn)納米多層膜具有優(yōu)異的力學性能,例如高強度、高硬度和高韌性等,但是其內(nèi)在的強韌化機理尚未完全明確。目前,fcc/fcc同相界面結構多層膜的變形和強韌化機理已通過分子動力學方法得以解釋和理解。但是,對于具有兩相界面結構（fcc/bcc、fcc/hcp）的納米多層膜,相應的潛在機理和理論研究相對較少。因此,本文擬通過分子動力學方法研究Cu/Ta納米多層膜在單軸拉伸下的尺寸效應與變形機理。本文中建立了不同晶向的Cu、Ta單質(zhì)薄膜以及Cu/Ta納米多層膜模型,并模擬了調(diào)制周期（λ）、界面構型、溫度（T）以及調(diào)制比（r）對材料力學特性的影響。最后結合應力應變（σ-ε）曲線從原子尺度揭示了Cu/Ta納米多層膜的變形機理。本文的主要研究內(nèi)容及結論如下:（1）對兩種典型晶向的Cu、Ta單質(zhì)薄膜進行了模擬和分析。研究結果表明,<112>... 

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

多層膜結構模型

格取向的 Cu 單質(zhì)薄膜模型：（a）K-S 型，（bls of Cu films with different lattice orientation: (a 單質(zhì)薄膜初始條件的設定保持一致，在NPT 系綜下弛豫階段采用的步長為 0.001態(tài)。之后在 NPT 系綜下對弛豫后的薄膜應變率為 109/s，溫度為 10K。整個模擬、動能、勢能以及原子坐標。模擬結果及分析關系在材料的性能研究中具有重要作用，質(zhì)薄膜沿 x 軸拉伸過程中對應的 - 曲線的 Cu 單質(zhì)薄膜都先進入彈性變形階段入塑性流動階段；K-S型Cu單質(zhì)薄膜的膜的屈服強度為 6.532Gpa；進入塑性流動

圖 3.2 Cu 單質(zhì)薄膜單軸加載下的 - 曲線，拉伸應變率為 109/s，溫度為 10K.2 The - curves of Cu films under uniaxial loading, under tensile strain rate of 109/s, a3 Cu 單質(zhì)薄膜的微觀變形機制圖 3.3（a-d）中給出了 K-S 型 Cu 單質(zhì)薄膜在單軸加載過程中不同 下的結構，位錯線由 DXA 命令識別。如圖 3.3（a）所示，此時 Cu 單質(zhì)薄膜原有的原子排列結構沒有位錯缺陷產(chǎn)生，對應圖 3.2 中黑色 - 曲線彈性。隨著 增加 Cu 單質(zhì)薄膜表面附近的原子在外力和內(nèi)部原子拉力的作用動，當 =0.060 時薄膜表面有<112>不全位錯（識別為綠色）形核并在薄殖滑移（圖 3.3（b）），從而導致 Cu 單質(zhì)薄膜開始發(fā)生屈服，相對應的色 - 曲線出現(xiàn)了峰值。繼續(xù)增加 薄膜進入塑性變形階段，當 =0.06部有大量不同晶向的位錯產(chǎn)生，位錯的形核使得薄膜強度降低而位錯間用又使得 Cu 單質(zhì)薄膜得到強化（如圖 3.3（c）），因此對應的 - 曲線在階段是不斷上下波動的，但整體表現(xiàn)為下降趨勢，如圖 3.2 中黑色曲線不斷加載 Cu 單質(zhì)薄膜最終進入到塑性流動階段，當 =0.149 時薄膜內(nèi)部

【參考文獻】：
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