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《湖南大学》 2010年
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Mo与Ni_3Al纳米丝单轴拉伸的分子动力学模拟

王佳明  
【摘要】: 纳米材料是当前国际材料科学研究的热点之一,纳米技术被认为是21世纪最有前途的研究领域。纳米技术在陶瓷、光电、微电子、生物工程等领域有着广泛的应用。纳米丝作为一种典型的一维纳米材料表现得尤为活跃,其表面原子多,比表面积大,力学性能备受关注。因此,本文对纳米丝力学性能的研究有着重要的实际意义。本文采用改进分析型(EAM)势模型计算原子间的相互作用,利用分子动力学模拟方法,模拟了单晶Mo及Ni3Al纳米丝的单轴拉伸过程,重点分析了纳米丝拉伸过程中的相转变机制以及力学性能,考虑了温度、尺寸等因素对纳米丝力学性能的影响。 在相变研究方面,Mo纳米丝在50K下的拉伸过程中共发生两次整体相转变,第一次相变整个纳米丝的构型由bcc结构变为fcc结构,第二次相变纳米丝的构型由fcc结构变为bcc结构。我们计算得到了bcc结构与fcc结构这两种晶格以沿[001]方向双倍层间距为变量的平均原子能量曲线,根据该能量曲线,结合径向分布函数,阐明了由应变驱动的相变机制。在高温下,相变过程更加复杂,相变过程中更多的hcp结构与fcc结构出现,我们的分析表明fcc结构与hcp结构有更好的抗高温性能与抗拉性能。在力学性能研究方面,Mo与Ni3Al纳米丝在不同温度下的模拟结果显示,纳米丝的杨氏模量与屈服强度均随温度的升高而降低。不同尺寸Ni3Al纳米丝的模拟情况表明,纳米丝的杨氏模量与屈服强度都随纳米丝尺寸的增加而增加。在Ni3Al纳米丝中,Re的加入对纳米丝力学性能有很大影响,不同的置换位置对纳米丝力学性能影响差异巨大。我们的研究表明,这种差异与新加入的Re原子和周围原子的结合强弱程度有关。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

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