压力对面心立方晶体缺陷的影响

摘要

本文提出了基于分子动力学模拟研究压力对材料晶体缺陷影响的思路，根据该思路自主编译了Coordinates.exe、ExtractFrames.exe、Defects.exe等软件，借助LAMMPS、VMD等软件，设计模拟盒子模拟压力对纯金属(Al、Cu)中空位及其它类型缺陷的具体影响并对结果进行分析。研究了温度对空位类型缺陷的影响。空位发生聚集需要一定的空位密度。在一定的空位密度前提下，仅施加温度变化的条件时，随机分布的空位会发生聚集生成不完整的空位四面体缺陷，将变温速度放缓，可以从外形上观察到空位四面体缺陷向正四面体缺陷转化，结合体系能量分析推测缺陷最终转化为正四面体形状。这种转化会在面心立方金属中出现而不会在体心立方金属中出现。最高温度弛豫步数太大不利于形成空位正四面体缺陷。空位模拟盒子的大小要适中，具体大小需根据实际情况优化确定。研究了压力对空位类型缺陷的影响。当施加压力时，随机分布的空位在最高温度弛豫步数较少时会形成扁圆筒状的缺陷;步数较大时会形成普通圆筒状缺陷。升温、降温步数的变化对缺陷外形不产生明显影响，体系能量分析发现缺陷还是会发生微小变化且变得更加规则。弛豫温度提高会使得转化速度更快。分析某一因素的影响时，应保证在同一边界条件下进行实验。研究了压力对其它类型晶体缺陷的影响。棱柱状空位圆片缺陷转换对垂直于(111)面的方向的压力更敏感，此方向压力更容易引起缺陷转换。即使选择缺陷转换更敏感的压力方向进行压缩时，较小的压缩量不引起缺陷的转换，只有当压缩量增大到一定值形成过度压缩时，缺陷转换才会发生。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 压力产生装置

1．3 压力对材料组织性能影响研究的现状

1．4 分子动力学

1．4．1 分子动力学基本概念和原理

1．4．2 分子动力学的发展

1．4．3 分子动力学在材料学中的应用

1．5 研究的内容和目标

第二章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 使用软件

2．3 势函数的选取

2．4 实验流程图

2．5 实验模拟方案

第三章 面心立方金属中空位的聚集

3．1 温度变化条件下的建模

3．1．1 含空位模拟盒子的构建

3．1．2 弛豫模拟方案

3．2 温度变化条件下空位的聚集

3．3 压力条件下的建模

3．3．1 含空位模拟盒子的构建

3．3．2 压缩模拟方案

3．4 压力条件下空位的聚集

3．5 空位聚集的影响因素

3．6 本章小结

第四章 压力对层错的影响

4．1 层错建模

4．1．1 含层错模拟盒子的构建

4．1．2 压缩模拟方案

4．2 压缩条件下层错的变化

4．3 影响因素

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文结论

5．2 展望

参考文献

在学期间公开发表论文情况

致谢