计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (4): 425-435.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8594
收稿日期:
2022-07-17
出版日期:
2023-07-25
发布日期:
2023-10-13
作者简介:
韦昭召(1985-), 男, 博士, 副教授, 研究方向为金属材料原子模拟, E-mail: zhaowei4181219@163.com
基金资助:
Zhaozhao WEI(), Kai LIU, Huijun LI
Received:
2022-07-17
Online:
2023-07-25
Published:
2023-10-13
摘要:
本文采用分子动力学模拟研究不同条件下NiAl合金纳米线的弯曲形变行为。研究结果表明: NiAl合金纳米线弯曲过程包括弹性和塑性形变两个阶段, 其中, 在弹性形变阶段计算得到纳米线的弯曲模量为48.9 GPa, 与已有计算结果接近; 而纳米线塑性形变以应力诱发B2→L10马氏体相变为变形载体, 且形变行为不依赖于体系温度、应变速率及纳米线尺寸等因素, 即使在低温和高应变速率下纳米线也表现出良好的弯曲塑性和弯曲强度。此外, NiAl合金纳米线在弯曲作用下具有近零滞后的超弹性特征, 弯曲形变在卸去载荷时可完全回复。
韦昭召, 刘凯, 李会军. NiAl合金纳米线弯曲形变行为的分子动力学模拟[J]. 计算物理, 2023, 40(4): 425-435.
Zhaozhao WEI, Kai LIU, Huijun LI. Molecular Dynamics Simulation of Deformation Behavior of NiAl Nanowire Under Bending[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(4): 425-435.
图2 温度为300 K时NiAl合金纳米线弯曲形变的F-d响应曲线及各相原子比例分数变化曲线
Fig.2 F-d curve of NiAl nanowire under bending at 300 K and the evolution of fractional phase content during the deformation
图3 在温度为300 K时NiAl合金纳米线弯曲变形过程中分别在(a) 0 ps, (b) 330 ps, (c) 560 ps和(d) 880 ps时的微观结构
Fig.3 The corresponding atomic image of NiAl nanowire at (a) 0 ps, (b) 330 ps, (c) 560 ps and (d) 880 ps under bending at 300 K
图5 (a) 不同温度下NiAl合金纳米线弯曲形变的F-d响应曲线和(b)应力诱发马氏体相变临界作用力
Fig.5 (a) F-d curves and (b) critical force for martensitic transformation of NiAl nanowire under bending at different temperatures
图6 NiAl合金纳米线分别在温度为(a) 1 K, (b) 100 K, (c) 300 K, (d) 600 K和(e) 900 K弯曲形变时的微观结构演变
Fig.6 The corresponding atomic image of NiAl nanowire under bending at different temperatures of (a) 1 K, (b) 100 K, (c) 300 K, (d) 600 K and (e) 900 K, where colors denote the different local crystal structures: blue-BCC, green-FCC, red-HCP and white-unknown
图9 较大横截面尺寸NiAl合金纳米线在温度为300 K弯曲变形时在(a) 0 ps, (b) 626 ps, (c) 1 200 ps和(d) 1 500 ps时的微观结构
Fig.9 The corresponding atomic image at (a) 0 ps, (b) 626 ps, (c) 1 200 ps, (d) 1 500 ps of NiAl nanowire with square cross-section of larger size under bending at 300 K, where colors denote the different local crystal structures: blue-BCC, green-FCC, red-HCP and white-unknown
图10 (a) F-d响应曲线以及温度300 K时NiAl纳米线弯曲变形加载-卸载过程中在(b) 0 ps, (c) 400 ps, (d) 800 ps, (e) 1 200 ps和(f) 1 600 ps时的微观结构
Fig.10 (a) F-d curve and the corresponding atomic images at (b) 0 ps, (c) 400 ps, (d) 800 ps, (e) 1 200 ps and (f) 1 600 ps upon loading and unloading of bending at 300 K for NiAl nanowire, where colors denote the different local crystal structures: blue-BCC, green-FCC, red- HCP and white- unknown.
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