發(fā)布時間：2023-08-30 00:23

　　金屬材料的塑性變形和力學(xué)性能依賴于自身的微觀結(jié)構(gòu)演化,而這種依賴性多取決于位錯的運動行為。因此,準確地描述位錯的運動行為是理解材料微觀變形機制及其對力學(xué)性能影響的關(guān)鍵。在面心立方(Face centered cubic,FCC)金屬中,位錯行為受到其分解組態(tài)的影響。位錯分解是理解交滑移和湮滅以及相應(yīng)微觀變形機理的基礎(chǔ)。通常認為層錯能是影響位錯分解的關(guān)鍵參數(shù)。然而,實驗中對于層錯能數(shù)值的測量結(jié)果卻十分發(fā)散,且一直缺乏合理的解釋。另外,目前對于位錯分解后的交滑移和湮滅過程的微觀機制依然缺乏清晰的認識,對于它們與材料宏觀力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)也存在疑惑。因此,本文選擇四種常見的FCC金屬材料,采用分子靜力學(xué)和動力學(xué)的原子尺度模擬方法,依次研究了位錯組態(tài)對位錯分解行為和層錯能的影響,位錯的交滑移機制和湮滅行為等。通過全面分析位錯的運動行為,理解典型實驗現(xiàn)象的微觀機理,為優(yōu)化設(shè)計金屬結(jié)構(gòu)材料提供理論指導(dǎo)。本論文的主要研究結(jié)果如下:1.探討了位錯組態(tài)對位錯分解行為和層錯能的影響。研究結(jié)果表明,在一定的位錯組態(tài)中,隨著位錯密度的增加,材料的有效層錯能不斷增加,由此便可以解釋層錯能實際測量值的分散。同時,本研...

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 FCC金屬中的位錯與層錯能
        1.2.1 全位錯的分解與層錯能
        1.2.2 層錯能與材料塑性變形
        1.2.3 層錯能的測量及影響因素
    1.3 FCC金屬中單根螺位錯的交滑移
        1.3.1 不全位錯的受力與運動
        1.3.2 交滑移在塑性變形中的作用
        1.3.3 典型交滑移機制
        1.3.4 交滑移理論及模擬研究
    1.4 FCC金屬中異號螺位錯的湮滅
        1.4.1 位錯湮滅在單向變形中的作用
        1.4.2 位錯湮滅在循環(huán)變形中的作用
        1.4.3 位錯湮滅理論及模擬研究
    1.5 研究意義、目的及內(nèi)容
第2章 原子尺度模擬方法及原理
    2.1 引言
    2.2 原子間交互作用勢
        2.2.1 原子對勢理論
        2.2.2 嵌入原子理論
    2.3 分子靜力學(xué)方法
        2.3.1 基本原理概述
        2.3.2 能量最小化
    2.4 分子動力學(xué)方法
        2.4.1 基本原理概述
        2.4.2 位置和速度更新
        2.4.3 溫度控制方法
    2.5 邊界條件設(shè)定
    2.6 數(shù)據(jù)分析及可視化
        2.6.1 原子應(yīng)力計算
        2.6.2 能量過濾法
        2.6.3 Nye張量參數(shù)法
        2.6.4 原子配位數(shù)法
    2.7 本章小結(jié)
第3章 位錯列組態(tài)與有效層錯能
    3.1 引言
    3.2 原子模擬模型
        3.2.1 單晶體中位錯列模型
        3.2.2 孿晶界上位錯列模型
        3.2.3 位錯分解寬度的測量
        3.2.4 模擬勢函數(shù)的選擇
    3.3 理論計算模型
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 單晶體中位錯列的分解
        3.4.2 位錯密度與有效層錯能
        3.4.3 溫度對層錯能的影響
        3.4.4 孿晶界上位錯列的分解
    3.5 本章小結(jié)
第4章 滑移切應(yīng)力下單根螺位錯的交滑移
    4.1 引言
    4.2 原子模型
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 應(yīng)力作用下長位錯的交滑移機制
        4.3.2 應(yīng)力作用下兩種FL機制的轉(zhuǎn)換
        4.3.3 溫度對交滑移機制的影響
        4.3.4 層錯能對交滑移機制的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 非滑移切應(yīng)力下單根螺位錯的交滑移
    5.1 引言
    5.2 模擬模型
    5.3 理論模型
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 無應(yīng)力狀態(tài)下位錯的靜態(tài)平衡
        5.4.2 靜力學(xué)加載條件下位錯的合并
        5.4.3 動力學(xué)加載條件下位錯的交滑移
    5.5 本章小結(jié)
第6章 螺位錯偶極子列的湮滅行為
    6.1 引言
    6.2 模擬模型
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 位錯偶極子列的自發(fā)湮滅
        6.3.2 位錯偶極子列的分解寬度
        6.3.3 位錯偶極子列的臨界通過應(yīng)力
        6.3.4 滑移切應(yīng)力下偶極子列的湮滅行為
        6.3.5 非滑移切應(yīng)力下偶極子列的湮滅行為
    6.4 本章小結(jié)
第7章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者簡介



本文編號：3844572