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15GPa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原子比例,从而影响冲击波阵面的结构,并初步分析了影响原因.

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裂纹的产生,而裂纹的大小和数量随着晶粒尺寸的增加而增加。在拉伸过程中,纳米多晶铁的XRD谱显示,{200}峰与{211}峰发生了明显的分裂。在应变范围6%~10%之间,与掺氦前相比,掺氦后纳米多晶铁的XRD谱中副峰的衍射角较高。随着晶粒尺寸的增加,副峰峰位逐渐向高衍射角移动,且裂纹萌生逐渐增强。这说明XRD谱显示的晶格畸变与沿晶裂纹所致的机械性能退化密切相关。