晶粒尺寸对掺氦纳米多晶铁机械性能影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法研究了晶粒尺寸对掺氦纳米多晶铁机械性能的影响.在拉伸形变过程中,纳米多晶铁将产生裂纹与晶格畸变,通过模拟XRD谱探索二者之间的联系.拉伸模拟结果显示,由于晶界氦原子的引入,峰值应力将显著减小.另外,在拉伸模拟中观察到,沿晶裂纹的产生与长大随着晶界氦原子的引入而增强.研究结果表明,晶界氦原子能够促进沿晶...     

多晶铁电薄膜的相变——应力和晶粒尺寸效应

用掠入射X射线衍射法观察到钛酸铅多晶铁电薄膜表面层与体内的相变温度不同,表面层的结构参数也有异于体内;唯象地把多晶铁电薄膜抽象为一个表面层为细晶粒、低应变层,体内为粗晶粒、高应变层的两层结构,根据应力和晶粒尺寸效应对铁电相变的影响,解释了钛酸铅多晶铁电薄膜的相变特征 关键词：     

多晶材料晶粒生长的计算机模拟研究

多晶固体材料显微结构的演化与诸多因素密切相关 ,是一复杂的过程。运用适当的计算机模拟方法进行模拟 ,实现对晶粒生长的预测 ,可为材料研究提供新的方法和重要依据。此文以晶粒生长动力学为基础 ,建立晶粒生长模型 ;分析了晶粒生长过程的计算机模拟理论和方法 ;以MonteCarlo方法为基础 ,提出快速Q statepotts算法 ,简化计算量 ,在PC机上编程实现了正常晶粒生长过程的计算机模拟。得到的显微结构图逼真度较好。通过对结果进行分析处理 ,得到的生长因子为 0 .4 7。     

预应力对多晶铁冲击行为影响的微观模拟研究

冲击加载铁动力学响应是当前冲击波领域金属材料塑性和相变行为研究最为关注的焦点之一.本文采用分子动力学模拟方法开展预应力作用下冲击加载多晶铁的动力学行为研究.模拟结果表明,随着预应力的增加,导致弹塑转变应力(Hugoniot弹性极限)和冲击波速度提高,符合已有的理论分析结果.微观晶体结构表征则发现较大的预应力导致剪应力大于屈服应力,塑性弛豫时间缩短,加快多晶铁α→ε相转变.进一步通过与平面及柱壳纯铁冲击加载获得的自由面速度剖面对比分析,证实了模拟结果.     

纳米多晶铁的冲击相变研究

利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变 关键词： 冲击相变 纳米多晶铁 冲击波 分子动力学     

Fe基纳米晶合金晶粒尺寸反常变化的物理机制

晶粒尺寸在很大程度上决定了Fe基纳米晶合金的磁学性能,其随退火温度变化的物理机理是纳米晶领域重要的研究内容.研究了初始晶化温度与二次晶化温度之间退火1 h Fe基纳米晶合金晶粒尺寸随退火温度的变化,并建立了相应的模型.利用提出的模型分析了该温度范围内Fe基纳米晶合金晶粒尺寸随退火温度升高先减小后增大的物理机制. 研究发现,在初始晶化温度与二次晶化温度之间等时退火,当退火温度约为Fe基纳米晶合金熔点的0.6倍时其晶粒尺寸最小.在研究的温度区间内,理论研究结果与实验符合得较好. 本研究提供了一种快速获得小晶粒尺寸纳米晶合金的方法.     

多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究

纳米尺度金属Ag以其独特的导电和导热性,广泛应用于微电子、光电子学、催化等领域,特别是在纳米微电极和纳米器件方面的应用.本文采用分子动力学方法模拟了不同晶粒尺寸下多晶银纳米线的拉伸变形行为,详细分析了晶粒尺寸对多晶银纳米线弹性模量、屈服强度、塑性变形机理的影响.发现当晶粒尺寸小于13.49 nm时,多晶Ag纳米线呈现软化现象,出现反Hall-Petch关系,此时的塑性变形机理主要以晶界滑移、晶粒转动为主,变形后期形成五重孪晶;当晶粒尺寸大于13.49 nm时,塑性变形以位错滑移为主,变形后期产生大量的孪晶组织.     

堆垛层错和温度对纳米多晶镁变形机理的影响

本文采用分子动力学模拟方法研究了在拉伸载荷下,堆垛层错和温度对纳米多晶镁力学性能的影响,在模拟中,采用嵌入原子势描述镁原子之间的相互作用．计算结果表明：在纳米晶粒中引入堆垛层错能明显增强纳米多晶镁的屈服应力,但堆垛层错对纳米多晶镁杨氏模量的影响很小;温度为300．0K时,孪晶在晶粒交界附近形成,孪晶随着拉伸应变的增加而逐渐生长．当拉伸应变达到0．087时,一种基面与X—Y面成大约35°角且内部包含堆垛层错的新晶粒成核并快速增长．也就是说,孪晶和新晶粒的形成和繁殖是含堆垛层错的纳米多晶镁在300．0K温度下的主要变形机理．模拟结果也显示,当温度为10．0K时,位错的成核和滑移是含堆垛层错的纳米多晶镁拉伸变形的主要形式．     

纳晶铜晶粒尺寸对热导率的影响

用热压烧结法制备得到纳晶铜块体. 用激光法测定了不同温度下制备得到的纳晶铜块体的热导率, 并建立卡皮查热阻模型对样品热导率进行模拟. 通过对比, 模拟结果与实验数据基本一致. 随着热压烧结温度的升高, 纳晶铜晶粒尺寸也随之增大. 在900和700 ℃其热导率分别达到了最大和最小值且所对应的热导率分别为200.63和233.37 W·m^-1·K^-1, 各占粗晶铜块体热导率的53.4%和60.6%. 验证了纳晶铜热导率在一定的晶粒尺寸范围内具有尺寸效应, 随着晶粒尺寸的减小, 热导率逐渐减小.     

多晶铝在单向拉伸实验中的晶粒变形测量

多晶铝试件在单向拉伸实验中,试件表面的应变分布并不均匀.采用扫描电子显微镜观察试件在拉伸过程中的晶粒形貌变化,并在加载过程中跟踪晶粒拍摄了一系列照片,通过数字散斑技术,对所拍照片进行分析,得到了高精度的晶粒名义应力-应变关系曲线.     

纳米多晶金属样本构建的分子动力学模拟研究

研究了分子动力学模拟中纳米多晶金属样本的构建过程.首先采用Voronoi几何方法生成初始的纳米多晶铝和铜样本,然后用快速冷凝(或共轭梯度)法得到样本的局域最低能态,最后在恒温零应力周围环境下(常温常压NPT系综)退火得到最低能态样本.使用样本的残余内应力来衡量纳米多晶样本是否与实验制备的一致.通过监测这两步弛豫过程中晶界结构的变化形态、体系平均内应力和能量下降过程及具体的局域分布和不同弛豫条件下最终样本的弹性常数,发现样本的能量和残余内应力都接近实验制备的纳米多晶金属.对Voronoi几何法生成的晶界而言     

外加气流对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的影响

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10 Pa的Ar环境中,采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0 cm,距靶0.3～3.0 cm范围内的不同位置引入氩气流,在烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置单晶Si（111）衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明：在不引入气流时,晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小,晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7 cm处;引入气流后,晶粒尺寸分布发生变化,在距靶1.7 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大,在距靶3.0 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小,且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。     

外加气流对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的影响

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10Pa的Ar环境中,采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0cm,距靶0.3～3.0cm范围内的不同位置引入氩气流,在烧蚀点正下方2.0cm处水平放置单晶Si(111)衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明:在不引入气流时,晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小,晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7cm处;引入气流后,晶粒尺寸分布发生变化,在距靶1.7cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大,在距靶3.0cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小,且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。     

不同晶粒尺寸SnO2纳米粒子的拉曼光谱研究

对晶粒尺寸在4-80 nm范围的纯SnO2纳米颗粒进行了拉曼散射研究.除了SnO2 本征拉曼振动峰外,还有几个新的拉曼振动峰和波长在700 nm左右的一个发光很强而且峰宽很大的荧光峰被观察到.结果所示,当纳米颗粒尺寸减小时,纳米SnO2 颗粒的体相特征拉曼峰变弱,而由缺陷,表面和颗粒尺寸引起的相关效应呈强势.晶粒尺寸在20 nm左右是引起体相拉曼光谱变化的临界尺寸. 晶粒尺寸在20 nm以下,其体相拉曼峰的发生宽化和峰位移动, 以及分别出现在位于571 cm-1 的表面振动峰,位于351 cm-1 处的界面峰和与表面吸附水分子及氢氧基团的N系列拉曼峰是纳米SnO颗粒的主要特征.这些结果反映了纳米颗粒的微结构变化与颗粒尺寸和表面效应以及它们之间相互作用的信息.     

测定纳米晶粒尺寸分布的新方法及其应用

介绍了一种测定纳米晶粒尺寸分布的新方法——X射线衍射谱峰形拟合法,阐述了其理论模型和基本假设,应用它对化学法制备的纳米SnO₂的晶粒分布进行了分析,得出较理想的结果,并对此法进行了技术评估. 关键词：     

晶粒尺寸对薄膜电阻率温度系数的影响

报道了Ｐｄ薄膜电阻率温度系数（ＴＣＲ）随不同薄膜厚度和不同退火温度的变化．实验结果表明：薄膜ＴＣＲ值远小于体材料的值，且对晶粒尺寸有一定的依赖关系；薄膜晶粒尺寸越大，其ＴＣＲ值也越大。采用晶粒间界散射的二流体模型对此结果进行了讨论。 关键词：     

晶粒尺寸对BaTiO_3居里温度的影响

晶粒尺寸对ＢａＴｉＯ＿３居里温度的影响孟进芳，黄亚彬，张伟风（河南大学物理系开封４７５００１）ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＧｒａｉｎＳｉｚｅｏｎＣｕｒｉｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＢａＴｉＯ＿３￥ＭｅｎｇＪｉｎｆａｎｇ；ＨｕａｎｇＹａｂｉｎ；ａｎｄＺｈａｎｇＷ...