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纳米加工及纳构件力学特性的分子动力学模拟
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:《金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.4[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学精密工程研究所,哈尔滨150001, [2]沈阳建筑大学市政与环境工程学院,沈阳110168
  • 相关基金:国家自然科学基金项目50675050和黑龙江省杰出青年基金项目JC200614资助
中文摘要:

利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉伸过程,分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响.结果表明:在纳刻划过程中,在针尖的前方和下方形成加工变形区;当刻划深度较浅时,位错仅在表面与亚表面繁殖;随着刻划深度的增加,加工后残留的缺陷数量增加,纳构件的有序度及首次屈服应力下降:加工后的纳构件内部,尤其在针尖退出处有较高的残余应力.对加工后的纳构件施加拉伸载荷,由于存在残留加工缺陷和较高残余应力,其应力应变曲线在弹性卜升阶段有局部下降;在塑性阶段,由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力应变曲线呈锯齿状逐渐下降.纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳链.纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降.在应变为0.8处,刻划较浅的纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.

英文摘要:

Nanomachining and tensile process of Cu (111) plane nanostructures were simulated by molecular dynamics, and the defect behavior during nanomachining process and its effect on mechanical properties of nanostructure were analyzed at atomic scale. The results show that the atoms at the frontage or back of the AFM tip deviated from their initial positions and formed a deformation zone in nanostructure. Dislocations only propagate in surface and subsurface when scratching depth is shallow, and some dislocations formed dislocation loops as there existed stress gradient near tip. The number of residual defects increases and ordering degree of crystal structures decreases with scratching depth increasing. There existed high residual stress in subsurface, especially near the position where tool withdraw nanostructure. The tensile curves of the scratched nanostructure are not smooth, which is related to residual stress and defect at the elastic stage, and to dislocation multiplication and pile up at the plastic stage. Ordering degree of nanostructure decreases with scratching depth increasing, while ordering degree for small scratching depth at the strain of 0.8 is better than that at the first yielding of strain 0.045.

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期刊信息
  • 《金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学协术协会
  • 主办单位:中国金属学会
  • 主编:柯俊
  • 地址:沈阳文化路72号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:shxiao@imr.ac.cn
  • 电话:024-23971286
  • 国际标准刊号:ISSN:0412-1961
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1139/TG
  • 邮发代号:2-361
  • 获奖情况:
  • 第一、二届全国优秀科技期刊评比一等奖,第一、二、三届国家期刊奖,国家期刊方阵"双高"期刊,第一、二、三届中国科学院科技期刊评比一等奖,中国科学院优秀期刊特别奖,第一、二、三、五届中国科协优秀科技期刊评比一等奖,中国科协精品期刊工程A类、B类,第一、二、三、四、五届中国百种杰出学术期刊,首届出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),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)
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