SiC-Al復(fù)合材料界面力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)SiC/Al復(fù)合材料的界面力學(xué)性能和界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬研究。通過(guò)對(duì)雙層膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al復(fù)合材料進(jìn)行拉伸、壓縮和剪切模擬，研究其界面結(jié)構(gòu)、界面力學(xué)性能及其影響因素、塑性變形機(jī)制和拉伸斷裂機(jī)理等內(nèi)容。
　　對(duì)不同界面結(jié)構(gòu)類型的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C原子位于界面時(shí)，界面結(jié)構(gòu)比Si原子在界面時(shí)的界面結(jié)構(gòu)混亂。由于界面兩側(cè)物質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)都不同，存在一定的晶格失配度，弛豫后界面附近的Al有一定的失配位錯(cuò)。對(duì)(100)Al||

2、(100si)SiC結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面進(jìn)行拉伸模擬研究，模擬結(jié)果顯示復(fù)合板層結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面比雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al界面拉伸強(qiáng)度高，和單晶Al的拉伸強(qiáng)度幾乎一致;分析模擬結(jié)果顯示塑性變形過(guò)程和斷裂機(jī)制為:首先位錯(cuò)從界面發(fā)射，并向Al內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，遇到界面發(fā)生反射，隨后發(fā)生滑移，并且有發(fā)生旋轉(zhuǎn)和晶體重構(gòu)的現(xiàn)象，滑移后有空洞生成，最后空洞增大形成裂紋而最終斷裂。
　　SiC/Al界面的拉伸強(qiáng)度隨著拉伸應(yīng)變率的增大而增大，且隨著

3、溫度的降低而增大。復(fù)合板層結(jié)構(gòu)和雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al與單晶Al相比其拉伸強(qiáng)度并沒(méi)有得到提高。復(fù)合板層結(jié)構(gòu)或雙薄膜結(jié)構(gòu)的SiC/Al力學(xué)性能主要是由Al的力學(xué)性能決定，并且SiC晶向不同時(shí)SiC/Al力學(xué)性能不同，這是因?yàn)榫虿煌瑢?dǎo)致界面結(jié)構(gòu)不同而造成的結(jié)果。在界面中當(dāng)Si原子與Al原子成鍵時(shí)，SiC/Al復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都高于C原子與Al原子成鍵時(shí)的情況。
　　壓縮模擬顯示復(fù)合板層結(jié)構(gòu)(100)Al||(110)S