铝薄膜塑性变形行为的准连续介质法模拟研究

发布时间：2024-06-30 08:21

　　近年来,随着纳米技术的迅速发展,纳米材料在电子信息、生物工程、航天航空、光电通信、医学、药学、国防等高新尖端领域得到了市场化的应用,因此人们越来越关注材料在纳米尺度下的特性。本文采用准连续介质法分别建立晶体取向、晶界以及压头尺寸的多尺度计算模型,探究晶体取向、晶界以及压头尺寸对铝薄膜塑性变形行为的影响。首先,采用准连续介质法对单晶铝薄膜采用三种晶体取向(x[111],y[1?10],z[1?1?2];x[1?10],y[111],z[1?1?2];x[110],y[001],z[1?10])进行纳米压痕模拟,得到了不同晶向下的载荷-位移曲线。在整个模拟过程中,通过对局部原子图和等效应变分布图进行分析,得到材料的微观变形机理与晶体取向有关。为了探究晶界对铝薄膜塑性变形行为的影响,采用准连续介质法模拟了有、无晶界的铝薄膜纳米压痕过程。分析比较有、无晶界两种情况下的载荷-位移曲线和等效应变分布图,可知晶界的存在阻碍了位错的移动和晶体的滑移,同时为了进一步释放能量,新的不全位错会在压头的尖角及晶界处形核。最后,为研究铝薄膜纳米压痕模拟中的压头尺寸效应,采用七种压头宽度进行多尺度模拟。结果表明,...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1纳米材料的分类示意图

第一章绪论第一章绪论景及意义，随着纳米技术的迅速发展，纳米材料在电子信息、生物通信、医学、药学、国防等高新尖端领域得到了市场化的关注材料在纳米尺度下的特性。纳米材料可以广义地理解一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料按维数的概念可以根据图1.1分为以下四类[1....

图1.2纳米压痕试验载荷-位移曲线图

在普通PC机上即可运行较慢，需要在并行运算模纳米至微米很小，常限于数纳纳米程度复杂简单，易于难度相对容易相对困难向属于学科前沿方向，但是需要更加高效的多尺度算法理论已经相当成熟于计算机硬件痕技术的主要理论方法压痕试验中，常常需要对模拟获得的载荷-位移响应曲线进材....

图1.3材料表面压痕剖面示意图

图1.2为纳米压痕过程中获取的典型的载荷-位移曲线，图1.3为被测材料痕过程中加载卸载前后材料表面剖面示意图。图中，hmax是纳米压痕过程压深，hf是完全卸载后的残余压深，hc为压痕接触深度，pmax是纳米压痕最大载荷，S是卸载曲线顶点的斜率，也就是材料的弹性接触刚度。....

图1.4厚度为950nm的铜膜在60mN载荷下的压痕形貌像(上部)和压痕边缘出现堆积现象的线扫描像(下部)

厚度为950nm的铜膜在60mN载荷下的压痕形貌像(上部)和压痕现堆积现象的线扫描像(下部)Topographyof60mNindenton950nmcopperfilm(upper)andlinindentshowingpile-upar....

本文编号：3998581