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截面形状、应变率和温度对镁单晶纳米线晶体转向机制的影响

张慧识  汤笑之  郭雅芳  
【摘要】:本文利用分子动力学方法研究横截面形状、应变率和温度对镁单晶纳米线中晶体转向机制所产生的影响。在模拟中,对矩形和六边形两种不同横截面形状的以[0001]方向为轴的纳米线模型进行拉伸加载。结果表明,材料的屈服强度和在屈服点的势能变化量受到形状、应变率和温度三种因素的影响。在不同温度和应变率下,晶体转向和c+a锥面滑移两种现象对于纳米线的初始塑性有主要作用。然而,在塑性变形初始阶段,晶体转向现象在六边形横截面纳米线中很少出现,而在矩形横截面纳米线中频繁出现。我们认为产生这种差异的一个重要因素是纳米线晶体再取向过程中的表面自由能的变化,这种表面效应使晶体转向的初始形核很大程度上受到纳米线截面形状的影响。在一定范围内,晶体转向初始形核所需要的温度随着应变率的升高而升高,而晶体转向激活的温度区间也随着应变率的升高而扩大。此外,晶体转向产生的转向晶粒的生长速率也与温度呈正相关关系。

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