金属玻璃中二维剪切转变区及其动力学响应的原子尺度模拟研究

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非晶固体在自然界中广泛存在,其结构具有长程无序,短程有序的特殊性,拥有良好的力学性能,而且其高强度、抗腐蚀性等优秀的性能使得这种材料成为新世纪的热门材料。然而由于非晶固体的特殊结构,其塑性形变的能力较差,探究非晶固体的塑性形变机制具有重要意义。非晶固体塑性应变在微观上最明显的特征是,当对非晶材料施加应力加载时,非晶固体不会发生类似晶体材料中的位错滑移,而是通过局部原子的重排来适应剪切应变。剪切转变区(STZ)模型是一种描述非晶固体原子局部重排机制的,并且被广泛接受的理论模型。然而,至今很少有实验来验证STZ模型与宏观剪切带的产生有可靠的相关性。为此我们使用分子动力学方法对不同组分的CuZr合金进行剪切实验,并尝试采用简化的二维STZ模型对实验的结果进行分析,试图验证该模型在实验中的可靠性。我们在实验结果中发现随着应变的增加,STZ模型中的T1-event的数目与应力的大小具有很强的负相关性,同时在实际发生塑性应变的微观过程中,STZ发生T1-event的时间,会略微早于应力的变化,但最多不会超过每个T1-event过程所经历的时间的一半。
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