氦泡对Cu/Nb层状材料界面拉伸屈服强度影响的分子模拟

作     者：张雅宁 吕陈扬韬 楚海建 ZHANG Yaning;LU¨-CHEN Yangtao;CHU Haijian

作者机构：上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 

出 版 物：《上海大学学报（自然科学版）》 (Journal of Shanghai University:Natural Science Edition)

年 卷 期：2024年第30卷第5期

页      面：904-912页

学科分类：08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11872237) 上海市自然科学基金资助项目(18ZR1414600) 国防基础科研科学挑战专题项目(GAEP) 

主　　题：氦泡 界面拉伸屈服强度 Cu/Nb层状材料 分子动力学方法 

摘      要：基于分子动力学方法模拟研究了含氦泡Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度,考察了氦泡内压、氦泡尺寸和层厚对界面拉伸屈服强度及其变形机理的影响.研究结果发现,界面氦泡可以诱导界面位错成核,改变层状材料微观演化过程,显著降低了Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度.界面拉伸屈服强度随氦泡直径增大而减小,表现出明显的尺寸效应.典型的3 nm直径的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度(上屈服极限)相对于无氦泡情况降低约12%,而直径为6 nm的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度下降约33%.研究还发现,层厚对Cu/Nb层状材料的上屈服极限影响甚微,而对下屈服极限影响显著.前者归因于Cu/Nb界面的结构对称性和加载方式的对称性,使得界面应力及位错成核应力对层厚不敏感;后者则归因于层厚的增加给位错运动和演化提供了更大的空间,导致应力在屈服阶段的快速下降.