【摘 要】
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镁作为一种优质的金属材料广泛的应用于各个领域,但是由于其密排六方结构极大的限制了应用范围,因此研究镁的性能已成为一项重要的工程。目前大多数研究者运用实验的方法研究镁合金的力学性能,这只能在宏观的角度对镁合金进行研究,而没能从纳观的角度去研究镁单晶在不同加载条件下发生变形时其内部组织和性能的变化情况,即使实验可以实现,也由于各种原因导致实验难度和成本较大。因此运用计算机模拟技术对镁单晶进行模拟是非常
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镁作为一种优质的金属材料广泛的应用于各个领域,但是由于其密排六方结构极大的限制了应用范围,因此研究镁的性能已成为一项重要的工程。目前大多数研究者运用实验的方法研究镁合金的力学性能,这只能在宏观的角度对镁合金进行研究,而没能从纳观的角度去研究镁单晶在不同加载条件下发生变形时其内部组织和性能的变化情况,即使实验可以实现,也由于各种原因导致实验难度和成本较大。因此运用计算机模拟技术对镁单晶进行模拟是非常有必要,也是顺应研究趋势的方法,其中运用分子动力学进行模拟更是一种比较贴合实际的方法。本文采用分子动力学的模拟方法,进行了不同温度下镁单晶以0.01s-1拉伸速率、不同拉伸速率下镁单晶在300K、不同加载方向下镁单晶在300K下以0.01s-1速率拉伸的模拟实验。通过对应力变化,势能变化,晶体结构转化,位错线变化等的分析,探讨了不同加载条件对于镁单晶的性能影响,结果如下:（1）在不同温度加载时,随着温度的升高,镁单晶的抗拉强度峰值降低,各峰值点产生时对应的应变值随着温度的升高在逐渐的减小;在应力峰值出现前HCP首先转化成Other结构且没有位错产生,在应力峰值过后FCC,BCC结构出现同时产生位错,其中位错主要为1/3<-1100>位错和未知结构位错,晶体结构的转化与位错的产生大约滞后应力峰值点0.45%左右的应变值,晶体结构的转化和位错的产生也随着温度的升高提前发生。（2）在不同拉伸速率下,镁单晶的弹性模量不发生变化,随着拉伸速率的增加,对应的应力峰值逐渐增加,峰值点对应的应变值也随之增加;位错线的出现总体滞后于应力峰值点,随着拉伸速率的增加,滞后的应变越来越大,首先出现且起主导作用的位错是1/3<-1100>不全位错和未知位错,随后出现1/3<11-20>全位错;晶体结构在峰值点时开始由HCP结构开始转化为OTHER结构,峰值点过后开始出现BCC、FCC结构,随着拉伸速率的增加,BCC、FCC出现时对应的应变逐渐增加。（3）在不同加载方向下,其中X[-12-10]晶向,Y[-1010]晶向,Z[0001]晶向,产生位错线时对应的应变值不一样。在X方向加载时,对应的应变值最小,Y方向加载次之,Z方向加载对应的应变值最大。产生的位错线的排布规律与晶体结构的转换及分布也不相同,在X方向加载时,位错线分布有规律且晶体结构由HCP结构大部分转化为BCC结构,同时伴随有部分FCC结构和未知结构;在Y方向加载时,位错线整体分布无规律局部分布有规律,晶体结构有HCP主要转换为BCC结构和未知结构,同时伴随有少量FCC结构。在Z方向加载时,位错线整体分布无规律,少数局部分布有规律,晶体结构由HCP结构主要转换为未知结构,同时还伴随由少量的BCC结构和FCC结构产生。产生的位错线数量及长度不同,在X方向加载时,位错线数量少而短;在Y方向加载时,位错线数量较多且长度较长并伴随有少量的交织;在Z方向加载时,位错线数量多且长度变长,同时位错线大量的交织在一块。位错线产生的种类基本相同,其主导作用的是1/3<-1100>位错和未知结构位错,且1/3<-1100>位错数量大于未知结构位错数量。
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