编号：FTJS09775
篇名：高应变率下温度对单晶铜拉伸微观变形的影响机理
作者：魏双磊 褚浩男 韩帅 付绍祥 王振敏 胡小东
关键词： 分子动力学 单晶铜 晶体结构 应力应变 孔洞分析
机构： 辽宁科技大学材料与冶金学院
摘要： 目的以单晶铜为研究对象,探究5×109s-1高应变率下温度对单晶铜的应力及微观变形的影响,为设计、制备高性能单晶铜导线提供理论依据。方法运用分子动力学模拟技术,构建尺寸为10.8 nm×10.8 nm×10.8 nm的单晶铜模型,在应变率为5×109s-1,温度为100~1100 K范围内对单晶铜进行x、y、z三轴拉伸,模拟其应力应变、位错密度、晶体结构转变规律,对晶体的有序性和孔洞体积分数的微观结构变化进行研究。结果随着温度的升高,单晶铜的屈服强度降低,在温度为1100 K时单晶铜的屈服强度比100 K时降低了约55%,与屈服强度相对应的应变数值会提前约5%。得到了100~1100 K温度范围内应力−应变曲线,该曲线包括3个阶段,即弹性变形阶段、塑性变形阶段和应力下降阶段。对应力变化的原因进行分析,当应力达到屈服点后,单晶铜内部出现孔洞形核,孔洞快速长大并合并;在变形的同时,晶格结构发生转变,在1100 K温度时FCC结构全部转变为Other结构;利用径向分布函数对晶格有序性进行分析,发现在高应变下会产生非晶结构。结论随着温度的升高,单晶铜的屈服强度降低,屈服强度的下降主要是位错密度增大、孔洞形核、快速长大和合并以及晶格转变共同作用的结果。
