CuAlNi合金马氏体成核的分子动力学模拟

作     者：班宇鑫 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：甄玉宝

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：CuAlNi合金 马氏体相变 成核 数值模拟 位错 马氏体孪晶 

摘      要：近年来，热弹性马氏体独特的形状记忆效应在工业应用领域备受关注，CuAlNi合金作为一种载体以其各方面的优势而拥有着广泛的发展前景。材料能够具有形状记忆效应，其基本原理在于这种材料在一定条件下具备可逆性马氏体相变。然而，由于马氏体相变机理至今尚不十分明确，导致CuAlNi合金的实际工程应用受到了极大的限制。为了进一步探究解决这一问题，有必要对马氏体相变机理进行深入细致的研究分析。 本文的主要研究目的是探索CuAlNi三元形状记忆合金的马氏体相变成核机理。为了得到相变成核的具体模式，论文在课题组前期工作基础上，结合已有的MEAM势函数，以分子动力学模拟为主要研究方法、以微观结构对比为途径，对CuAlNi合金的热弹性马氏体相变进行数值模拟，以试图获得更加详尽的相变成核细节。 为了能够深入推进对CuAlNi合金马氏体相变机理的研究工作，论文以相变成核为出发点，基于文献调研和前期工作，首先提出了关于马氏体相变成核和长大机制的具体模型，然后对模拟所得的海量空间构型数据进行了详尽的空间结构分析和力学量分析，重点揭示了成核与位错的出现和发展之间的关系，从而验证了该模型的正确性。在数据分析部分本论文发展了一系列独特的数值算法，主要包括以下几项：发展了马氏体相变孪晶的空间探测方法，该方法可以作为甄别相变是否发生的微观标准，这一算法应用起来更加直观、准确，为后续数据分析提供了有力的基础;建立了以伪伯格斯矢量判定位错的数值计算办法，初步得到了相变进程中位错的具体发展情况;另外，作为对晶格变形的辅助判断，还发展了以正应变研究相变形核的新方法。