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纳米加工及纳构件力学特性的分子动力学模拟
MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF NANOMACHINING PROCESS AND MECHANICAL PROPERTIES OF NANOSTRUCTURE

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梁迎春 1   陈家轩 1   白清顺 1   唐玉兰 2   陈明君 1  
文摘 利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉伸过程,分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响.结果表明:在纳刻划过程中,在针尖的前方和下方形成加工变形区;当刻划深度较浅时,位错仅在表面与亚表面繁殖;随着刻划深度的增加,加工后残留的缺陷数量增加,纳构件的有序度及首次屈服应力下降;加工后的纳构件内部,尤其在针尖退出处有较高的残余应力.对加工后的纳构件施加拉伸载荷,由于存在残留加工缺陷和较高残余应力,其应力-应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;在塑性阶段,由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力-应变曲线呈锯齿状逐渐下降.纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳链.纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降.在应变为0.8处,刻划较浅的纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.
其他语种文摘 Nanomachining and tensile process of Cu(111)plane nanostructures were simulated by molecular dynamics,and the defect behavior during nanomachining process and its effect on mechanical properties of nanostructure were analyzed at atomic scale.The results show that the atoms at the frontage or back of the AFM tip deviated from their initial positions and formed a deformation zone in nanostructure.Dislocations only propagate in surface and subsurface when scratching depth is shallow, and some dislocations formed dislocation loops as there existed stress gradient near tip.The number of residual defects increases and ordering degree of crystal structures decreases with scratching depth increasing.There existed high residual stress in subsurface,especially near the position where tool withdraw nanostructure.The tensile curves of the scratched nanostructure are not smooth,which is related to residual stress and defect at the elastic stage,and to dislocation multiplication and pile-up at the plastic stage.Ordering degree of nanostructure decreases with scratching depth increasing,while ordering degree for small scratching depth at the strain of 0.8 is better than that at the first yielding of strain 0.045.
来源 金属学报 ,2008,44(8):937-942 【核心库】
关键词 分子动力学 ; 纳米加工 ; 拉伸 ; 位错 ; 残余应力 ; 纳构件
地址

1. 哈尔滨工业大学精密工程研究所, 黑龙江, 哈尔滨, 150001  

2. 沈阳建筑大学市政与环境工程学院, 辽宁, 沈阳, 110168

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 0412-1961
学科 金属学与金属工艺
基金 国家自然科学基金 ;  黑龙江省杰出青年科学基金
文献收藏号 CSCD:3339357

参考文献 共 30 共2页

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引证文献 4 篇

1 苏继龙 MEMS微结构变形行为尺度效应的研究进展 传感器与微系统,2009,28(7):1-4
被引 0 次

2 梁迎春 单晶Cu材料纳米切削特性的分子动力学模拟 金属学报,2009,45(10):1205-1210
被引 9 次

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