摘要：镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制.研究结果表明,纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性.相较于非晶相尺寸较小的样品,较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象.非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用.对于非晶相尺寸较小的样品,非晶相对位错的钉扎作用有限,钉扎时间较短,其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制;而对于非晶相尺寸较大的样品,非晶相对位错的钉扎作用较大,钉扎时间较长,其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制.本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义.

摘要：镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学性能的影响.研究结果表明,石墨烯的嵌入能够明显提升金属镁的强度和杨氏模量,并对其塑性变形阶段的第二次应变强化产生较大影响.研究指出,石墨烯镁基(GR/Mg)复合材料和纯镁的塑性变形行为相同,在塑性变形过程中均发生了从密排六方到体心立方再到密排六方结构的相变.石墨烯嵌入位置对GR/Mg复合材料上下两部分镁基体的塑性变形行为有较大的影响.当石墨烯嵌入高度较小时,石墨烯下方的镁基体塑性变形能力较强,容易发生位错滑移,而当石墨烯嵌入高度较大时,石墨烯上下方的两部分镁基体的塑性变形能力相当,它们的塑性变形行为趋于同步.此外,本文对镁基体的相变机制也进行了详细分析.本文的研究结果对于设计高性能的石墨烯金属基复合材料具有一定的理论指导意义.

摘要：高熵合金突破了传统合金的组成框架,呈现出独特而优越的力学性能.然而,作为合金家族近年来出现的新成员,高熵合金的潜在变形机制亟需进一步揭示.本文采用分子动力学模拟方法研究了纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金在拉伸载荷下的力学性能,从原子水平揭示了孪晶界对纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金变形行为的影响.研究结果表明,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的屈服强度随着孪晶界间距的减小而增大,呈现Hall-Petch关系.然而,孪晶界间距存在一个临界值,使得高熵合金的屈服强度在该值前后对孪晶界间距的敏感度发生了明显改变.研究指出,随着孪晶界间距的减小,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的变形机制发生了从以位错滑移主导到以非晶化相变为主的转变.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的参考价值和指导意义.

摘要：晶体/非晶双相高熵合金是近年来研究人员提出的获得高强高韧高熵合金的有效策略,其塑性变形机制和组成相的尺寸密切相关.本文采用分子动力学模拟方法研究了组成相尺寸对CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的影响.研究表明,非晶相尺寸对双相高熵合金的力学行为和塑性变形机制有显著影响.对于非晶相厚度较小的样品,塑性变形是位错滑移和面心立方向六方密排结构的相变主导的,尤其是在非晶厚度为1 nm的样品中观察到了孪晶和位错锁;非晶相厚度适中时,双相高熵合金主要通过晶体相中位错滑移、面心立方向六方密排结构的相变和非晶相的剪切带增殖来实现塑性变形;非晶相厚度较大时,双相高熵合金的塑性变形则由非晶相中均匀剪切带的形成主导.此外,非晶相厚度的增加对位错的形核和发射有延迟作用,并且,晶体/非晶双相结构中的非晶相有稳定晶粒的作用.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的科学价值和指导意义.

摘要：石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料进行了纳米压痕模拟,研究了压痕加载和卸载过程中石墨烯/铝基复合材料的位错形核及演化,以获取不同位向的石墨烯与位错的相互作用机制,并分析其对塑性区的影响.研究发现,石墨烯可以有效阻碍位错运动,并且石墨烯会沿着位错滑移方向发生弹性变形.在纳米压痕过程中,位错与不同位向石墨烯之间的相互作用差异导致塑性区的变化趋势不同.研究结果表明,在石墨烯/铝基复合材料中,位向不同的石墨烯对位错阻碍强度和方式不同,且石墨烯位向为45°的复合材料的硬度高于其他模型.此外,石墨烯/铝基复合材料的位错线总长度的演化规律与石墨烯位向紧密相关.本文研究可为设计和制备高性能石墨烯/金属基复合材料提供一定的理论指导.

摘要：金属玻璃因其较差的室温塑性限制了其广泛应用,因此提升金属玻璃的力学性能、探明金属玻璃的变形机制已经成为当前材料领域的研究热点。采用分子动力学方法研究了晶粒尺寸和分布对晶体/非晶B2-CuZr/CuZr双相复合材料力学行为的影响。研究结果表明,随着纳米晶粒的尺寸增大,复合材料变形模式发生了从相对均匀变形到单一剪切带的局部变形的转变。研究指出,增大纳米晶粒尺寸/体积分数能有效提高复合材料的峰值应力,但除了较小尺寸纳米晶粒模型外,双相复合材料的塑性没有明显增强。此外,相对于交叉排列,纳米晶粒的对齐排列导致了更严重的塑性应变局部化。本文的研究结果对于设计和制备高性能的金属玻璃材料具有重要的参考价值和指导意义。

摘要：采用分子动力学模拟方法研究了不同横截面尺寸的CoCrFeNiMn高熵合金在拉伸载荷下的力学性能。模拟采用修正的嵌入原子势函数描述Co、Cr、Fe、Ni和Mn原子之间的相互作用。研究表明,CoCrFeNiMn高熵合金的拉伸性能和变形机制依赖于横截面的尺寸。峰值应力在横截面尺寸为7.00 nm时,出现了临界值,这与其中位错成核点的数目相关。随着横截面尺寸增加,塑性变形机制从非晶化主导转变为位错滑移和FCC结构向HCP结构的相变主导。该研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的科学价值和指导意义。