高应变率下温度对单晶铜拉伸微观变形的影响机理

摘要：

目的 以单晶铜为研究对象,探究5×109 s–1高应变率下温度对单晶铜的应力及微观变形的影响,为设计、制备高性能单晶铜导线提供理论依据.方法 运用分子动力学模拟技术,构建尺寸为10.8 nm×10.8 nm×10.8 nm的单晶铜模型,在应变率为5×109 s–1,温度为100～1100 K范围内对单晶铜进行x、y、z三轴拉伸,模拟其应力应变、位错密度、晶体结构转变规律,对晶体的有序性和孔洞体积分数的微观结构变化进行研究.结果 随着温度的升高,单晶铜的屈服强度降低,在温度为1100 K时单晶铜的屈服强度比100 K时降低了约55％,与屈服强度相对应的应变数值会提前约5％.得到了100～1100 K温度范围内应力?应变曲线,该曲线包括3个阶段,即弹性变形阶段、塑性变形阶段和应力下降阶段.对应力变化的原因进行分析,当应力达到屈服点后,单晶铜内部出现孔洞形核,孔洞快速长大并合并;在变形的同时,晶格结构发生转变,在1100 K温度时FCC结构全部转变为Other结构;利用径向分布函数对晶格有序性进行分析,发现在高应变下会产生非晶结构.结论 随着温度的升高,单晶铜的屈服强度降低,屈服强度的下降主要是位错密度增大、孔洞形核、快速长大和合并以及晶格转变共同作用的结果.

关键词：分子动力学、单晶铜、晶体结构、应力应变、孔洞分析

所属期刊栏目：15

分类号：TG146.11(金属学与热处理)

在线出版日期：2023-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：143-152