【大学课件】金属材料形变与强化机制的分子动力学研究.ppt
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1、1,金属材料形变与强化机制的分子动力学研究,http:/,2,裂尖形变机制的分子动力学模拟,镍基单晶高温合金沉淀强化机制研究,位错形核和运动(韧脆转变)形变孪晶 相变和新晶粒形核 原子-连续模型的尺寸行为,NiAl,Fe,界面微结构(MD)蠕变和筏化机制(MD+FE+)形状和尺寸以及体积分数的影响;纳米尺寸效应行为(MD+FE+CM+MMM),http:/,3,金属材料强度和裂纹扩展行为与裂尖变形机制及微结构演化过程密切相关,位错形核和运动 形变孪晶 相变和新晶粒形核,铁中裂尖形变机制的分子动力学模拟,http:/,4,Abraham et al.,PNAS,MD,http:/,5,0.1KI
2、C/300步 0.1KIC/800步 0.1KIC/4000步,KI=1.6KIC,Brittle fracture in bcc-iron,(a)010,KI=1.11KIC(b)110,KI=1.27KIC(c)110,KI=1.49KIC(d)010,KI=1.9KIC,Anisotropy for cleavage fracture,Stacking fault(SF),Twinning,http:/,6,*Guo Y-F,Wang C-Y,Zhao D-L.Mater Sci Eng A,2003,349(1-2):29*Y-F Guo,C-Y Wang,Y-S Wang.Phil.
3、Mag.Lett,2004,84(12):763断裂理论基础,范天佑著,科学出版社,2003,p360-366,Brittle to ductile transition,KI=2.2KIC,5K,100K,200K,300K,http:/,7,铁中裂尖形变机制的分子动力学模拟,裂尖相变,相变和新晶粒形核及生长机制,对裂纹扩展影响,A:100;B:110;C:111,http:/,8,F-S N-body potential,Get initial cracks according to continuum mechanics,Relax the crack by MD,Observe the
4、 structure evolution of the crack tip,different loads,different types of crack,bcc-Iron,fixed-displacement boundary condition,4000 steps,510-15s,37nm-37nm,Plane strain condition,Length of crack:3.7nm,procedure,http:/,9,Anisotropic linear elastic continuum theory,Displacement field u,Initial crack,ht
5、tp:/,10,G.C.Sih,H.Liebowitz(ed.),in Fracture:An Advanced Treatise(vol.2),Academic,New York,1968,p67.,Crack tip field for plane strain condition,http:/,11,Structure evolution of the crack tip for different types of cracks,A:100 crack B:110 crack C:111 crack,KI=1.9 KIC,the stress-induced phase transfo
6、rmation or recrystallisation can only occurs at KI 1.8 KIC,http:/,12,B:110 crack,C:111 crack,partial dislocations emission on successive planes,bcc-hcp,http:/,13,B:110 crack,C:111 crack,90 steps,110 steps,140 steps,40 steps,80 steps,140 steps,http:/,14,bcc,hcp,Phase transformation,a:2.8665 to 2.733,
7、b:4.0525 to 4.7336,http:/,15,A:100 crack,new grain nucleated with a different orientation from the original bcc crystal(90),boundary between the twin strip and the new grain is a symmetrical tilt boundary with the rotation angle of 70.5,http:/,16,New grain nucleation,new grain grows with the growth
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