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单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O614.613[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中南大学,土木工程学院力学系,长沙410075, [2]中南大学,粉末冶金国家重点实验室,长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50374082,51074188)资助的课题.
中文摘要:

利用分子动力学方法,对本课题组率先采用金属催化的气相合成法制备出的高纯度单晶钨纳米线进行拉伸变形数值模拟,通过分析拉伸应力.应变全曲线及其微观变形结构,揭示出单晶钨纳米线的拉伸变形特征及微观破坏机理.结果表明:单晶钨纳米线的应力一应变全曲线可分为弹性阶段、损伤阶段、相变阶段、强化阶段、破坏阶段等五个阶段,其中相变是单晶钨纳米线材料强化的重要原因;首次应力突降是由于局部原子产生了位错、孪生等不可逆变化所致;第二次应力突降是发生相变的材料得到强化后,当局部原子再次产生位错导致原子晶格结构彻底破坏而形成裂口、且裂口不断发展成颈缩区时,材料最终失去承载能力而断裂.计算模拟得到的单晶钨纳米线弹性模量值与实测值符合较好.

英文摘要:

Molecular dynamics method was used to simulate tensile deformation of the high-purity single-crystal tungsten nanowire pre- pared by the metal-catalyzed vapor-phase reaction method first proposed by our research group. Stress-strain curve and microscopic deformation structure were analyzed in order to reveal the tensile deformation characteristics and microscopic failure mechanism of the single-crystal tungsten nanowire. Results show that the whole stress-strain curve can be classified into five stages: elastic stage, damage stage, phase transition stage, hardening stage and failure stage, where the phase transition is the main reason for hardening of the single-crystal tungsten nanowire. The first stress drop is caused by irreversible change of the local atomic dislocation and twinning, and the second stress drop is due to lattice structure failure resulting from the local atomic dislocation of the strengthened material and the development of split-forming necking area leading to the fracture of single-crystal tungsten nanowires. Calculated result of the elastic modulus is in good agreement with the test results of elastic modulus of the single-crystal tungsten nanowire.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876