含孔洞缺陷的单晶镍拉伸行为:孔洞生长和聚集机理

作     者：宋鹍 刘浩 王路生 丁军 易俊皓 路世青 黄霞 Song Kun;Liu Hao;Wang Lusheng;Ding Jun;Yi Junhao;Lu Shiqing;Huang Xia

作者机构：重庆理工大学机械工程学院重庆400054 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第11期

页      面：3767-3777页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合项目(U1530140) 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202001126) 重庆市自然科学基金面上项目(cstc2020jcyj-msxmX0286) 

主　　题：孔洞缺陷 单晶镍 孔洞聚集 分子动力学 

摘      要：利用分子动力学模拟研究了孔洞中心形成平面与加载方向的夹角(θ)对单晶镍在单轴拉伸下孔洞生长和聚集行为的影响及机理。结果表明:单晶镍的屈服应力和平均流动应力随着夹角θ的增加而下降,应力下降速率随着夹角θ的增加而加快。当夹角θ=90°时(加载方向垂直于孔洞中心平面时),单晶镍中孔洞独立生长时间最短且孔洞之间最先发生聚集,导致其最易进入软化阶段,这是由于夹角θ=90°时,单晶镍中最快的孔洞体积分数增长速率和损伤演化速率。当夹角θ=90°时,单晶镍中1/6(Shockley)位错长度的显著降低,以及fcc晶体结构的原子数目向Other和hcp晶体结构的最大转变速率,导致θ=90°时单晶镍的损伤演化速率最快且损伤程度最剧烈。值得注意的是,当θ=90°时单晶镍中孔洞最易聚集是由于该条件下孔洞表面受到更大的拉应力作用。通过该工作,旨在揭示金属材料在高应变率下的孔洞聚集行为及机理,并对揭示其软化行为和断裂机理提供了理论指导。