鎂單晶形變及微結(jié)構(gòu)演化行為分析.pdf

1、鎂及鎂合金是一種具有低密度和高比強(qiáng)度等優(yōu)良特性的輕金屬，但其有限的變形能力和低腐蝕抗性使其應(yīng)用受到了限制，鎂合金材料現(xiàn)有的使用狀況遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮其潛在優(yōu)勢(shì)。鎂及鎂合金是一種密排六方結(jié)構(gòu)金屬，相對(duì)于面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)的金屬，引起鎂中塑性變形的滑移系較少，因此塑性差已成為變形鎂合金加工與應(yīng)用上的一個(gè)瓶頸。鎂及鎂合金在拉伸和壓縮展現(xiàn)出不同的塑性變形機(jī)制，通常認(rèn)為鎂的最主要的塑性變形機(jī)制是孿晶和滑移。然而，鎂及鎂合金的內(nèi)在塑性變形機(jī)理非常復(fù)

2、雜，到目前為止還不是很清楚，這也是最近幾年對(duì)鎂及鎂合金的一個(gè)研究重點(diǎn)。
　　由于鎂單晶與鎂合金具有類似或相同的微結(jié)構(gòu)和變形特征，在微觀下研究鎂單晶的塑性變形機(jī)制是研究鎂及鎂合金的一個(gè)重要途徑。本文應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)在原子尺度對(duì)鎂單晶進(jìn)行拉伸、壓縮和剪切來研究鎂及鎂合金塑性變形機(jī)制，以及通過對(duì)鎂單晶中不同缺陷與孿晶的相互影響研究其塑性變形機(jī)制內(nèi)在本質(zhì)及關(guān)系。主要內(nèi)容和結(jié)論包括:
　　1.采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬鎂單晶在c軸拉伸和壓縮

3、時(shí)不同溫度下微觀變形機(jī)制及微結(jié)構(gòu)演化行為。模擬結(jié)果表明:拉伸時(shí)最主要的變形機(jī)制是{10(1)2}<10(1)1>型孿晶和型錐面滑移;壓縮時(shí)最主要的變形機(jī)制不是通常認(rèn)為的壓縮孿晶，而是型錐面滑移。此結(jié)果揭示了鎂單晶拉壓不對(duì)稱的微觀本質(zhì)。
　　2.采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬鎂單晶受到剪切作用在不同溫度下微觀變形機(jī)制及微結(jié)構(gòu)演化行為。模擬結(jié)果表明:剪切時(shí)最主要的微觀變形機(jī)制是層錯(cuò)和相變，相變區(qū)的原子密排面與原晶粒的密排面

4、保持平行，沒有發(fā)生轉(zhuǎn)角。
　　3.采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬不同溫度下點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷在{10(1)2}孿晶長(zhǎng)大中所起的作用。模擬結(jié)果表明:點(diǎn)缺陷和各類線缺陷對(duì)于孿晶運(yùn)動(dòng)的影響不太明顯。我們所研究的面缺陷在超低溫(5K)時(shí)阻礙孿晶長(zhǎng)大，孿晶面不能越過面缺陷所在的位置;低溫和室溫(約150K-350K)時(shí)，當(dāng)孿晶界靠近面缺陷時(shí)，面缺陷對(duì)孿晶長(zhǎng)大阻礙作用明顯，而當(dāng)孿晶界滑過面缺陷頭部后，面缺陷對(duì)孿晶長(zhǎng)大阻礙作用減小;高溫時(shí)(350K