室温下Zr-Cu非晶合金变形强化机制的分子动力学研究

摘要

在实验中发现Zr50Cu50非晶合金在准静态压缩变形过程中表现出了较大程度的塑性变形和变形强化，但以往的研究报道中，对Zr50Cu50非晶强化的微观机制一直未能得到充分的认识和理解。分子动力学为从原子尺度为研究非晶结构提供了理想的平台。本文由此采用分子动力学模拟的方法，利用Voronoi多面体建立的非晶‘骨架’模型和径向分布函数，对Zr50Cu50非晶合金在加载变形过程中微观结构演变进行了研究。非晶合金在塑性变形的初始阶段，合金的强化效应表现为剪切带内部的原子微观结构强化。非晶中的自由体积被限制在强化后的非晶‘骨架’中。通过分析原子团簇相互作用关系,如密堆团簇中的共角、共边、共面的比例变化，可以知道非晶‘骨架’变得越来越致密，随着变形的增加。自由体积的生长和聚集变得更加困难，变形抗力也随之增加。通过我们的研究，在原子层次上揭示了非晶合金的形变强化机理，并初步建立原子微观团簇结构与合金宏观塑性变形之间的关系。