基于分子动力学镁合金塑性变形机制的研究进展

基于分子动力学方法的计算材料科学是研究微纳米尺度变形机理的重要途径,有助于理清镁合金不同塑性变形机制间的详细竞争关系。本文概述了镁合金中滑移、孪生和晶界滑移变形机制的作用机理;简要介绍了分子动力学基本原理和适用于密排六方结构金属的常用势函数;详细阐述了基于分子动力学方法镁合金塑性变形机制的研究进展。在综述目前研究存在问题的基础上,指出开发适用于镁合金多元体系的高精度势函数以及如何实现多个尺度的衔接等方面是今后研究的重要方向。     

分子动力学模拟及其在材料科学中的应用

综述了分子动力学模拟技术的发展,介绍了分子动力学的分类、基本原理、原子间势函数的发展及势参数的确定、相关有限差分算法、初始条件和边界条件的选取、平衡系综及其控制、感兴趣量的提取以及分子动力学模拟在材料科学中的一些应用.     

分子动力学模拟及其在表面工程中的应用现状

分子动力学模拟是一种通过经典力学建立分子体系模型,利用数值求解分子体系运动方程,对分子和分子体系结构与性质进行研究的计算机模拟方法。分子动力学作为一种应用非常广泛的分子模拟技术,在物理、化学、生物、材料、医学等各种牵涉到微观世界的学科中,都起到了非常重要的作用。目前,分子动力学已被应用于模拟表面工程中表面涂层的沉积过程及其性质、表面改性过程、薄膜应力状态以及表面裂纹的萌生与扩展等方面。综述了分子动力学模拟技术的发展,介绍了分子动力学的基本原理及算法、原子间势函数的选取以及边界条件的选取,并且综述了分子动力学模拟技术在表面工程中的应用及其进一步的研究方向。     

金刚石膜的计算机虚拟制备技术中的分子动力学模拟

综述了近年来金刚石薄膜形成过程的分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟研究，详细地阐述了原子间相互作用势的选取，总结了不同沉积条件下MD的计算模型和几种典型情况下的模拟结果。研究表明：在原子尺度上，MD方法能较全面地提供有关膜生长的信息，对进一步了解金刚石膜形成的微观机制以及为细观层次仿真提供基本信息均具有重要意义。     

镁合金AM60B在不同压缩速度下塑性变形研究

采用圆柱形铸锭等温压缩的实验方法,对400℃、不同压缩速度下镁合金AM60B单向压缩变形能力进行了试验研究,并测量变形后的硬度值.结果表明:镁合金AM60B的屈服应力随着变形速度的增大而增大,塑性变形率随着变形速度的减小而降低,变形后材料的硬度有所增加,但增加值随着变形速度的增大而减小.     

镁合金塑性变形力学行为与微观组织研究进展

介绍了镁合金在单轴压缩、单轴拉伸、轧制和挤压条件下塑性变形的力学行为及微观组织结构演变规律。简述了镁合金中二次拉伸孪生现象以及各种变形条件下孪生与孪生变体类型的选择规律。基于对镁合金位错滑移、机械孪生及动态回复与再结晶行为的认识,对镁合金力学行为的各向异性、轧制与挤压成型能力的影响规律进行了探讨,强调了初始织构对变形机制、动态再结晶及成型能力的重要影响。最后讨论了析出强化镁合金塑性变形与强韧化机理。     

镁合金塑性变形中孪生的研究

介绍了镁合金变形过程中孪生的晶体学、位错机理以及几何位向学;探讨了孪晶的形核、长大与演变机制;分析了孪生过程对塑性变形的作用;论述了影响孪生的几种基本因素,包括晶粒取向、变形温度、变形速度、晶粒尺寸、预变形.研究结果表明,镁合金塑性变形过程中孪生变形的作用在于,通过孪生过程改变晶粒取向或通过孪晶间或孪晶与滑移之间的相互作用,诱发新的滑移和孪生;孪晶也可抑制裂纹的产生和扩展,从而提高变形镁合金的室温塑性.     

镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究

概述了镁合金的塑性变形机制,介绍了镁合金的主要孪生系及其表征技术,详细分析了变形温度、变形速率、受力方向和晶粒尺寸等对镁合金孪生变形的影响,讨论了孪生变形对镁合金塑性变形、动态再结晶、力学性能与断裂的影响。孪生通常发生在粗大晶粒中,晶粒细化可以激活镁合金中的非基面滑移,抑制孪生变形和降低镁合金的各向异性,指出细晶镁合金的研制和工业化生产是变形镁合金发展的重要方向。     

稀土在镁及镁合金中的作用

综述了稀土元素在镁合金溶液中去氧化夹杂、除氢和与熔剂的相互作用,以及稀土元素对镁及镁合金的组织、性能、起燃温度、耐蚀性等方面的影响.阐述了RE在镁合金显微组织中细化晶粒、强化晶粒和晶界、提高合金力学性能的机理,以及与氧等元素反应在镁合金表面生成MgO、Al2O3、RE2O3、Mg17Al12组成的致密保护膜和由于Ce、Y、Le等元素的加入形成稀土转化膜对镁合金起燃温度、耐蚀性的作用.并对含稀土镁合金进行了评价与展望.     

高强镁合金的研究现状及进展

高强韧镁合金的研究开发对于加速镁合金的应用意义较大,其研究开发正引起国内外的广泛关注和高度重视.综述了高强镁合金的研究开发现状,尤其是通过添加稀土元素、采用快速凝固技术、大塑性变形和镁基复合材料等制备高强度镁合金的研究现状,指出了高强镁合金研究目前还存在的问题和今后的研究重点.     

微观尺度下单晶铜熔点多因素影响的分子动力学模拟研究

基于分子动力学方法,利用嵌入原子势(EAM)函数,在微观尺度下研究了影响单晶铜熔点的多种因素。首先利用势函数计算单晶铜的晶格常数和弹性常数,以此验证本研究所采用势函数的准确性,然后利用能量体积法、径向分布函数法和键对分析技术对模拟得到的结果进行分析,测得单晶铜熔点约为1 380K。分析了模型大小、升温速率、晶体缺陷对铜熔点的影响,研究发现模型大小、升温速率对熔点的影响不大,随着升温速率的增大,达到熔点所需的时间越短。晶体缺陷的存在使金属材料晶格点阵稳定性下降,熔化需要的热量减少,熔点相应降低,与实际熔点情况一致。     

材料科学中的分子动力学模拟

概述了几种常见条件下分子动力学模拟方法以及边界条件的选取、有关的有限差分技术、势函数的发展、温度和压力控制,介绍了分子动力学模拟技术在吸附性能、薄膜生长以及晶体缺陷等研究方面的成果.     

分子动力学模拟在冶金熔渣中的应用进展

冶金熔渣是由多种氧化物组成的熔体,常见的有硅酸盐熔渣和铝酸盐熔渣.冶金熔渣具有绝热保温、防止二次氧化、吸收钢液中夹杂物、去除钢液中有害元素等重要作用,制备性能优良的熔渣是实现冶金流程节能减排和绿色发展的重要保证,为此有必要系统地研究冶金熔渣的熔体结构和性质.目前,采用模拟实验直接研究高温熔渣熔体结构和性质的限制因素较多,分子动力学模拟可以弥补实验研究方面的不足.由于冶金熔渣种类繁多、复杂多变,如何在冶金熔渣的微观结构与宏观性质之间建立广泛的关联是当今国内外学者的研究重点.分子动力学模拟可以获得熔渣中不同粒子对的键长、键角、配位数等完整的熔体结构数据.基于此,研究者利用熔体结构的聚合度建立了多组元熔渣黏度与熔体结构单元的定量关系.此外,熔渣的电导率与熔体结构中离子的扩散能力有关,可以通过Nernst-Einstein关系式建立电导率和熔体结构之间的关系.本文综述了分子动力学模拟在冶金熔渣中应用的相关研究.首先,对分子动力学模拟在冶金熔渣中的模拟过程进行了介绍.然后,分别详述了分子动力学模拟技术在硅酸盐熔渣和铝酸盐熔渣中的应用现状.最后,总结了现有的问题,并对分子动力学模拟在冶金熔渣中的应用进行了展望.     

脉冲电流在镁合金加工中的应用进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,具有比重轻、比强度高、电磁屏蔽性能好、抗震性好、易加工、可回收利用以及生物相容性和可降解性良好等特点,在数码、交通和生物医用领域有广泛的应用前景。然而,镁的晶体结构为密排六方结构,在室温下可启动的滑移系少,塑性变形能力较差,这成为限制其广泛应用的主要原因。近年来,关于改善合金加工性能的研究已经广泛开展。研究较多的是通过对塑性加工工艺进行优化来提高合金的成形以及综合力学性能,如大塑性变形、半固态加工、电辅助成形等。其中,电辅助成形是利用电塑性效应,提高合金在加工过程中的塑性,降低变形抗力,同时还能有效节约能源,是实现难变形材料精准成形、提高材料综合性能的绿色加工技术。本文对脉冲电流在镁合金加工中的应用进行了综述,系统探讨了当前变形镁合金的加工方法与力学性能,分析了当前制约变形镁合金发展的因素,重点讨论了电塑性效应的研究现状,总结了国内外电塑性效应在镁合金加工中的研究现状,举例说明了脉冲电流在镁合金轧制、冲压等工艺中的应用。最后,从电塑性效应、止裂效应、极性效应三方面出发,重点综述了脉冲电流在金属塑性加工中的微观作用机理,并对脉冲电流在镁合金中的加工应用前景进...     

大塑性变形制备铝、镁基颗粒增强复合材料的研究进展

综述了目前大塑性变形(SPD)制备铝、镁基颗粒增强复合材料工艺的研究进展;总结了在SPD过程中复合材料增强颗粒的细化、再分布及基体合金晶粒的超细化等组织演变特点;分析了经SPD加工后铝、镁基颗粒增强复合材料的强韧化机制以及其力学性能的提升空间。最后指出了SPD制备颗粒增强复合材料尚存在的问题及可能的发展方向。     

基于镶嵌原子势的纯Al快速凝固过程分子动力学模拟

采用镶嵌原子势（ＥＡＭ）和分子动力学方法模拟了纯Ａｌ的液态，过冷液态和非晶态的微观结构采用键取向序和对分析方法考察了结构和结构转变的特征     

镁合金在运输系统中的应用

镁合金以其密度小、比强度高等特点广泛应用于现代工业中,镁合金在运输系统中的应用更是呈现日益增长的势头.本文对镁合金在航空、汽车、自行车、轮椅、船舶等运输系统的应用进行了总结,并对我国镁合金的应用及发展进行了评述.     

分子动力学在玻璃科学中的应用

本文介绍了分子动力学的原理和算法，阐述了分子动力学这一计算机模拟工具在玻璃科学研究中的重要作用，介绍了国内外应用分子动力学研究玻璃科学的前沿进展情况，并对分子动力学在玻璃科学中的应用前景作了展望。     

铸造稀土镁合金在我国航空工业中的应用

本文叙述了我国铸造稀土镁合金的分类、分成和性能；稀土在热强，高强耐热和高强合金中的应用，此外，简要介绍了铸造稀土镁合金在各种型号飞机，发动机，附件上的生产应用情况。     

金属钛嵌入式原子势的计算及验证

本文利用分析型的原子间作用势形式得到了金属钛的嵌入式原子势(EAM),通过计算金属钛的熔点、空位形成能验证金属钛嵌入式原子势的准确性。计算得到的金属钛的熔点为1 920 K,空位形成能为1.469 eV。与实验值1 941 K、1.500 eV存在着21 K、0.031 eV的差距,模型中原子数量较少可能是造成数据偏差的主要原因。