晶粒度对多晶铜纳米压痕表面变形机理影响

论文摘要

为研究晶粒度在多晶材料纳米压痕过程中对其塑性变形机制及位错演生过程影响.采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大规模多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜Hall-Petch效应曲线建立具有不同晶粒度的多晶铜模型,并与单晶铜纳米压痕模型对比,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的缺陷结构的配位数、内应力、原子势能等参数.采用中心对称参数法研究压痕过程中位错等缺陷结构的演化机制.结果表明:具有不同晶粒度的多晶铜纳米压痕过程存在显著的规律性,单晶铜压痕力高于多晶铜,多晶铜压痕力随着晶粒度降低而下降;多晶铜的晶界结构能够限制压痕缺陷、内应力与原子势能向材料内部传递,而单晶铜难以限制此传递过程;压痕过程中,具有较小晶粒度的多晶铜具有更高的静水压力、范式等效应力与原子势能,单晶铜内应力与原子势能低于多晶铜.表层及亚表层为较低晶粒度而材料内部为较大晶粒度的梯度晶粒度材料具有极大的研究价值.

论文目录

• 1 建模与模拟
•   1.1 模型的建立
•   1.2 纳米压痕模拟计算
• 2 结果与讨论
•   2.1 纳米压痕力
•   2.2 晶体铜位错演变过程分析
•   2.3 内应力传递过程分析
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 赵鹏越,郭永博,张兴群,刘欢,白清顺,张飞虎

关键词: 微纳加工,多晶铜,纳米压痕,晶粒度,变形机理,分子动力学

来源: 哈尔滨工业大学学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 无机化工,材料科学

单位: 哈尔滨工业大学精密工程研究所

基金: 国家自然科学基金重点项目(51535003),国家自然科学基金面上项目(51775146)

分类号: TQ131.21;TB383.1

页码: 9-15

总页数: 7

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