【摘 要】
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本文简要概述Ni-Co合金材料的发展和材料缺陷的研究,详细介绍了分子动力学模拟方法和材料模拟的多种分析方法。本研究模拟了液态Ni-Co合金的快速凝固过程及拉伸过程,并采用平均原子能量、最大标准团簇分析法及位错提取算法等分析方法,深入探讨体系的微观结构演变机理及材料性能。首先,通过分子动力学方法模拟了Ni48Co52和Ni47Co53合金体系的快速凝固结晶过程,旨在研究两种Ni-Co合金体系内不同H
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本文简要概述Ni-Co合金材料的发展和材料缺陷的研究,详细介绍了分子动力学模拟方法和材料模拟的多种分析方法。本研究模拟了液态Ni-Co合金的快速凝固过程及拉伸过程,并采用平均原子能量、最大标准团簇分析法及位错提取算法等分析方法,深入探讨体系的微观结构演变机理及材料性能。首先,通过分子动力学方法模拟了Ni48Co52和Ni47Co53合金体系的快速凝固结晶过程,旨在研究两种Ni-Co合金体系内不同HCP占比对晶体缺陷形成的影响。研究发现,Ni47Co53合金体系内占比为9.23%的HCP共同排列成孪晶界,并且共原子层的HCP与FCC间易形成位错。不同的是,Ni48Co52合金体系内占比仅为0.32%的HCP全部散乱分布在体系表面,未形成晶界。结果表明,在FCC晶体体系中,HCP的占比越大,体系内的晶体缺陷种类及数量将随之增多。其次,选取第三章中晶体缺陷较多的Ni47Co53合金体系作为模拟对象,通过分子动力学方法模拟了Ni47Co53合金体系在不同冷速下的快速凝固过程,旨在讨论快速凝固过程中冷速对合金体系中晶体缺陷形成的影响。研究发现,冷速越低,体系中的晶体缺陷数量越少,最终在低冷速下形成相对标准的晶体体系。此外,冷却速度直接影响合金体系中的FCC团簇和HCP团簇的比例,在冷却速度为1×1011 K/s时,形成了相对标准的FCC晶体;在冷却速度为5×1011和1×1012 K/s时,形成了FCC团簇与HCP团簇共同构成的晶体;在冷却速度为5×1012和1×1013K/s时,形成非晶体。最后,选取第四章中Ni47Co53合金在1×1011、1×1012、1×1013 K/s三种冷速下所形成的相对标准的单晶、多晶体和非晶体进行拉伸模拟,旨在研究体系在拉伸模拟过程中晶体缺陷的演变和体系的塑性变形机理。研究发现,拉伸过程中,三种体系内的晶体缺陷存在相互转化吸收,晶体缺陷的不同导致体系承受塑性变形的能力有所差别,结果表明,堆垛层错在承受塑性应变方面强于晶界。
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