镁(Mg)及其合金由于其低密度而被视为是最轻的结构材料,近几十年来,它们被广泛应用于汽车、航空航天等领域,以满足其轻量化的要求。然而,Mg作为密排六方(hcp)晶体结构的典型例子,可供位错运动的独立滑移系数量相对较少,相对于面心立方(fcc)结构金属而言其室温时塑性较差,这在一定程度上限制了其应用范围。因此,寻找一种提高Mg合金塑性的方法,设计一种高性能Mg基复合材料是至关重要的。本文采用分子动力学模拟方法通过在纳米多晶Mg中引入非晶相,构成Mg基纳米复合材料来增强多晶Mg的塑性,主要内容及结论如下:(1)研究了非晶颗粒对Mg基纳米复合材料变形机制的影响,结果发现引入非晶颗粒可以促进原子在晶体相和非晶相之间协同运动,有效抑制晶界裂纹的形成,明显提高纳米多晶Mg合金的塑性,并且随着晶粒尺寸的减小,Mg基纳米复合材料的变形机制发生变化。其塑性变形首先开始于晶体晶粒中,且随着晶粒尺寸的减小,晶体晶粒的塑性变形经历以位错滑移与拉伸孪晶为主导到以晶界滑移与晶粒旋转为主导的改变;而非晶颗粒的塑性变形经历以剪切带为主导到均匀塑性变形的转变。另外其塑性变形行为明显与温度有关。研究结果表明,随着晶粒尺寸(或温度)的降低(或升高),非晶态晶粒在塑性变形中起着更为重要的作用。(2)研究了非晶结构界面对Mg基纳米复合材料变形机制的影响,结果发现随着非晶结构界面厚度的变化,Mg基纳米复合材料的变形机制分为两种类型:当t<t_c时,由于非晶相厚度的限制,非晶相只能承受复合材料的部分塑性变形,在晶体相中依然能够发现位错的成核与滑移,复合材料的塑性由非晶相和晶体相共同提供。当t≥t_c时,非晶相中的未成熟剪切带或剪切转变区在整个复合材料内部形成一个网络共同传递其变形应变,复合材料的塑性仅由非晶相提供,晶体相几乎不参与其塑性变形。此外,还发现非晶结构界面厚度与晶体相晶粒尺寸的最佳匹配关系是呈线性相关的。