纳米多晶铜的超塑性变形机理的分子动力学探讨

在聚能装药爆炸压缩形成射流的过程中,伴随着金属药型罩的晶粒细化,从原始晶粒30—80μm细化到亚微米甚至纳米量级,从微观层面研究其细化机理和动态超塑性变形机理具有很重要的科学意义.采用分子动力学方法模拟了不同晶粒尺寸下纳米多晶铜的单轴拉伸变形行为,得到了不同晶粒尺寸下的应力-应变曲线,同时计算了各应力-应变曲线所对应的平均流变应力.研究发现平均流变应力最大值出现在晶粒尺寸为14.85 nm时.通过原子构型显示,给出了典型的位错运动过程和晶界运动过程,并分析了在不同晶粒尺寸下纳米多晶铜的塑性变形机理.研究表明:当晶粒尺寸大于14.85 nm时,纳米多晶铜的变形机理以位错运动为主;当晶粒尺寸小于14.85 nm时,变形机理以晶界运动为主,变形机理的改变是纳米多晶铜出现软化现象即反常Hall-Petch关系的根本原因.通过计算结果分析,建立了晶粒合并和晶界转动相结合的理想变形机理模型,为研究射流大变形现象提供微观变形机理参考.