晶粒度对多晶铜纳米压痕表面变形机理影响

为研究晶粒度在多晶材料纳米压痕过程中对其塑性变形机制及位错演生过程影响.采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大规模多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜Hall-Petch效应曲线建立具有不同晶粒度的多晶铜模型,并与单晶铜纳米压痕模型对比,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的缺陷结构的配位数、内应力、原子势能等参数.采用中心对称参数法研究压痕过程中位错等缺陷结构的演化机制.结果表明:具有不同晶粒度的多晶铜纳米压痕过程存在显著的规律性,单晶铜压痕力高于多晶铜,多晶铜压痕力随着晶粒度降低而下降;多晶铜的晶界结构能够限制压痕缺陷、内应力与原子势能向材料内部传递,而单晶铜难以限制此传递过程;压痕过程中,具有较小晶粒度的多晶铜具有更高的静水压力、范式等效应力与原子势能,单晶铜内应力与原子势能低于多晶铜.表层及亚表层为较低晶粒度而材料内部为较大晶粒度的梯度晶粒度材料具有极大的研究价值.     

纳米切削单晶铜的准连续介质法模拟

采用准连续介质多尺度方法模拟了单晶铜的纳米切削过程。分别采用原子位置图和应力分布图对纳米切削过程中局部变形进行描述,得出了模型的切削力-切削距离的响应曲线。从微观角度分析了单晶铜纳米切削过程中材料变形、材料去除机理及内部损伤情况。根据模拟结果,对切削过程中位错形核、演化过程、湮灭消失、切屑及加工表面的形成过程进行了深入的分析。从位错演化的角度解释了切削力与应变能曲线的峰谷变化。提出了纳米切削过程中材料受到刀具的挤压作用而导致位错形核。得出了在纳米切削过程中塑性材料的去除是基于位错运动演化的结论。     

压痕位置对多晶铜纳米压痕变形机理的影响

为研究在纳米压痕过程中微观结构多晶铜力学特性及变形机理的影响机制,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大尺度多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜不同微观结构分别建立初始压痕位置位于晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团4类微观结构的纳米压痕模型,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的纳米压痕力及原子的静应力与第三应力.采用中心对称参数法分析多晶铜表面及亚表面位错演化对纳米压痕过程的影响.结果表明:探针对4种微观结构的纳米压痕过程存在显著的规律性,纳米压痕力的增长速率、纳米压痕过程位错向邻近晶粒扩散的难度、纳米压痕后多晶铜亚表面位错分布范围、纳米压痕过程中低维数微观结构累积原子势能的难度等均满足降序关系:晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团;压痕位于高维数微观结构时,其相邻的微观结构呈拉应力;而压痕位于低维数微观结构时,其相邻的微观结构呈压应力.在多晶铜的纳米压痕过程中,为减少缺陷结构数量及其能量累积,降低材料的残余应力,应针对多晶铜的晶粒进行机械加工并避开顶点团、三叉晶界等微观结构.     

纳观金属材料拉伸强度的影响因素

应用分子动力学中嵌入原子法(EAM)势函数模拟纳米单晶铜的拉伸过程,得出具有完整结构和各种缺陷结构模型拉伸时的强度极限应力,并分析了缺陷对模型拉伸强度的影响.结果表明:孔洞会降低纳米金属材料拉伸强度,表面缺陷是降低纳米金属材料拉伸强度的最主要因素,不同大小的空穴对纳米金属材料拉伸强度有不同的影响.     

封面图片说明

<正>封面图片来自本期论文"晶粒度对多晶铜纳米压痕表面变形机理影响",是哈尔滨工业大学郭永博教授课题组制作完成的多晶铜纳米压痕的分子动力学仿真展示.该课题组采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大规模多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜Hall-Petch效应曲线建立具有不同晶粒度的多晶铜模型并与单晶铜纳米压痕模型对比,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程.结果表明:具有不同晶粒度的多晶铜纳米压痕过程存在显著的规律性,单晶铜压痕力     

基于影响函数控制的结构动网格生成方法

在静态结构网格的基础上,根据流场边界的运动提出了一种新的结构网格变形技术.通过影响函数的作用,将运动边界的信息向周围的网格传递,流场中的网格节点通过影响函数获取移动变形信息,构建出新的网格.相对于弹性网格变形方法,影响函数控制方法具有更强的网格变形能力和更好的网格质量.该方法能够满足生成贴体的粘性动网格,适用于Navier-Stokes方程.耦合Navier-Stokes方程与强迫运动方程,数值模拟了NACA0012翼型做强迫俯仰振荡(AGARD-CT1)的粘性动态流场.计算结果与试验值的对比,表明了该方法的有效性.     

单晶物理性能随空间方向的变化

单晶晶格的各向异性导致单晶物理性质的各向异性,单晶的物理性质(如:材料热膨胀系数、弹性模量等)随空间方向变化。通过方向相关函数描述单晶物理性质随空间方向的变化,推导出单晶物理性质方向相关函数的一般形式,给出立方单晶和3m单晶物理性质方向相关函数的具体表达式,并将其     

少电子双原子分子的势能函数

应用排列通道量子力学(ACQM)理论。考察了单电子双核体系和双电子同双核体系.确定了可能稳定存在的分子的理论势能函数和平衡结构参数。     

自组织纳米微结构的制备技术

自组织纳米结构以其新颖的结构特点以及在纳米器件中的潜在用途成为当今纳米技术的研究热点.本文总结评述了国内外关于自组织纳米结构的制备及应用的研究进展.重点总结了低能离子束刻蚀自组织纳米结构的制备技术、表征技术、形成机理和应用探索等方面的研究工作.在单晶半导体材料Si、Ge以及Ⅲ/Ⅴ族化合物等材料表面,利用低能离子束刻蚀可以获得自组织纳米点状结构和自组织纳米条纹结构.总结了低能离子束刻蚀自组织纳米结构的形成与离子束入射角、离子束能量、离子束发散角、气体离子种类、刻蚀时间、衬底温度、加速栅极电压和样品的旋转等参数的关系.评述了低能离子束刻蚀自组织纳米结构的形成机理.展望了相关研究的前景.     

智能搜索中启发函数的选择及启发能力分析

以八数码难题实例的启发式搜索,分析了估价函数f(n)中不同的启发函数h(n)对搜索过程的影响,比较了3种不同h(n)的搜索效率.指出了选择最佳启发函数h*(n)的原则,讨论了八数码难题启发函数思路的通用性,并对A*算法及其可纳性和启发能力进行了深入研究.     

二维光子晶体耦合器耦合特性分析

基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用FDTD对具有四方晶格的光子晶体耦合器的传输特性进行了研究,讨论耦合作用长度和耦合臂间距对耦合比的影响,并给出传输场分布.研究结果显示,光子晶体可以实现耦合器的功能,耦合作用长度比耦合臂间距对耦合特性影响大,耦合臂间距达到一定程度则不会发生耦合.适当的设计耦合器耦合作用长度和耦合臂间距可以实现任意分光比的光耦合器,这些对于研究光子晶体器件和光子集成回路具有一定的参考价值.     

Microstructure evolution of single crystal copper wires in cold drawing

The deformation microstructure evolution of single crystal copper wires produced by OCC method has been studied with the help of TEM, EBSD and OM. The results show that there are a small number of dendrites and twins in the undeformed single crystal copper wires. However, it is difficult to observe these dendrites in deformed single crystal copper wires. The structure evolution of deformed single crystal copper wires during drawing process can be divided into three stages. When the true strain is lower than 0.94, macroscopic subdivision of grains is not evident, and the microscopic evolution of deformed structure is that the cells are formed and elongated in drawn direction. When the true strain is between 0.94 and 1.96, macroscopic subdivision of grains takes place, and the number of microbands located on {111} and cell blocks is much more than that with the true strain lower than 0.94. When the true strain is larger than 1.96, the macroscopic subdivision of grains becomes more evident than that with the true strain between 0.94 and 1.96, and S-bands structure and lamellar boundaries will be formed. From EBSD analysis, it is found that part of 〈100〉 texture resulting from solidifying is transformed into 〈111〉 and 〈112〉 due to shear deformation, but 〈100〉 texture component is still kept in majority. When the true strain is 0.94, the misorientation angle of dislocation boundaries resulting from deformation is lower than 14°. However, when the true strain arrives at 1.96, the misorientation angle of some boundaries will be greater than 50°, and the peak of misorientation angle distribution produced by texture evolution is located in the range between 25° and 30°. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50471098 and 59971033), the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China (Grant No. 2003E101), and the Teaching and Research Award Program for Outstanding Young Teachers in Higher Education Institution of MOE, China     

单晶铜线材的表面氧化研究

为了解决单晶铜线材在存储过程中的氧化问题,本文通过氧化增重实验,对不同组织、不同纯度铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:温度的高低对铜线材的氧化速率起决定性作用,不同铜线材对温度的敏感程度不同.单晶铜的氧化速率低于多晶铜,纯度越高的单晶铜抗氧化性能越好.单晶铜的氧化速率与其晶粒取向有关,生长方向为<100>的单晶铜更容易氧化.铜线材的氧化速率是由Cu2O的生长速度控制的,主要因素是铜离子向外扩散的速率.低纯单晶铜和多晶铜的氧化膜均容易脱落,不能对基体起到应有的保护作用.     

分布函数调频加网及其优化算法模型研究

以[a,b]上的连续均匀分布函数为基本生长模型,建立了一种能够改善调频网点结构的优化算法模型.首先分析了分布函数模型及其特性,提出了分布函数生成一般调频网点的方法.通过对不同灰度级进行4组随机数产生实验,分析讨论了均匀分布函数随机数的特性,并利用随机数生成调频网点,定性和定量研究了网点的结构与性质.通过推导网点总周长公式,得出控制网点扩大的具体方法,在此基础上提出了基于分布函数模型的网点优化算法模型思路,改进了网点生成的算法模型,并通过数值变量方法讨论了网点离散和聚集的定量关系,得出了关系曲线图.     

Elastic-plastic finite element simulation for diamond turning process

Diamondturningprocessischaracterizedbyhigh dimensionalaccuracyandgoodsurfaceintegrityandhasbeenappliedinmanyadvancedindustrialfields,such ascomputer,automobile,opticsmanufacturing,etc.Usingthistechnology,thesoftmetal,suchasalumi numorcopperoritsalloys,can…     

碰撞成核过程形成的破碎晶核粒度分布特征

研究悬浮液中晶体颗粒碰撞后所形成的破碎晶核的分布特征．探讨不同母晶尺寸、搅拌速率及悬浮密度对破碎晶核粒度分布的影响,发现碰撞后所产生的细小晶核数量随其尺寸的增大而减少的规律．大粒度的晶体个体碰撞过程中的能量损失较大,碰撞所产生的细晶数量远远超过单个小粒度晶体所产生的细晶数量;搅拌速率的改变引起的晶体碰撞能的变化对破碎晶核分布的影响与晶体粒度有关;母晶悬浮密度变化对细小破碎晶核分布的影响受到晶体悬浮状态的制约．     

复合泊松分布和泊松过程的可加性

在泊松分布可加性基础上,应用特征函数,证明了与泊松分布有着紧密联系,分别在精算数学和随机过程领域中有着广泛应用的复合泊松分布和泊松过程也具有类似的可加性.     

多刀具纳米切削铜过程研究

运用分子动力学模拟技术建立多刀具纳米切削铜模型,工件原子间相互作用力采用eam势计算,工件与刀具原子间相互作用力采用morse势计算,刀具原子间相互作用力采用tersoff势计算.通过分析切削过程中瞬间原子图像、切削力、能量、温度,发现多刀具纳米切削过程并不等同于单把刀具多次走刀,刀具之间相互干涉会影响切削力的变化.结果显示多刀具与单把刀具切削比较,切削力在一定程度内会变小,工件的温度相对较高,最终会影响切削效果.     

铝酸钠溶液种分产品粒数分布的数值模拟

为优化铝酸钠溶液种分过程各工艺参数以达到所需产品的粒度分布,采用对数正态分布函数对铝酸钠溶液种分产品粒度分布进行拟合,构建可计算分解过程中粒子总数及各粒径范围内粒数分布的数学模型,并以几何级数方式划分粒径范围进行计算分析.结果表明,初始晶种粒度分布及比表面积大小是影响分解机理及产物粒度组成的重要参数;使用粗晶种时,溶液分解初期主要由二次成核机制控制,而分解后期种分过程是在附聚和晶体长大共同作用下进行的,分解率较低,易细化;初始晶种较细时,种分过程由附聚和晶体长大机制共同控制,分解率提高但所获产品粒度较细.     

Process parameters of manufacturing single crystal copper by heated mold continuous casting

1Introduction Withthedevelopmentofthetechnologyinelectron ics,telecommunicationsandAV,itisnecessarytotrans ferallkindsofsignalswithahighfidelity(Hi Fi)anda super definitioninordertomeettheincreasingrequire mentsoftelecommunicationsandmodernsciencetechnol …