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镁中位错和非晶作用机制的分子动力学模拟

物理学报 2022年第14期71卷 63-72页

作者：张博佳安敏荣胡腾韩腊西安石油大学材料科学与工程学院西安710065

镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下... 详细信息

镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制.研究结果表明,纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性.相较于非晶相尺寸较小的样品,较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象.非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用.对于非晶相尺寸较小的样品,非晶相对位错的钉扎作用有限,钉扎时间较短,其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制;而对于非晶相尺寸较大的样品,非晶相对位错的钉扎作用较大,钉扎时间较长,其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制.本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义.

关键词：晶体-非晶双相纳米镁位错变形机制分子动力学模拟

镁中位错和非晶作用机制的分子动力学模拟研究

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物理学报 2022年

作者：张博佳安敏荣胡腾韩腊西安石油大学材料科学与工程学院

镁合金作为最轻的金属结构材料，被誉为21世纪的“绿色工程材料”，具有广阔的应用前景．晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能，但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确．本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷...

镁合金作为最轻的金属结构材料，被誉为21世纪的“绿色工程材料”，具有广阔的应用前景．晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能，但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确．本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制．研究结果表明，纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性．相较于非晶相尺寸较小的样品，较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象．非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用．对于非晶相尺寸较小的样品，非晶相对位错的钉扎作用有限，钉扎时间较短，其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制；而对于非晶相尺寸较大的样品，非晶相对位错的钉扎作用较大，钉扎时间较长，其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制．本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义．

关键词：

尺寸依赖的CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的分子动力学模拟

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物理学报 2022年第24期71卷 146-157页

作者：安敏荣李思澜宿梦嘉邓琼宋海洋西安石油大学新能源学院西安710065 西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 西北工业大学航空学院西安710072

晶体/非晶双相高熵合金是近年来研究人员提出的获得高强高韧高熵合金的有效策略,其塑性变形机制和组成相的尺寸密切相关.本文采用分子动力学模拟方法研究了组成相尺寸对CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的影响.研究表明,非... 详细信息

晶体/非晶双相高熵合金是近年来研究人员提出的获得高强高韧高熵合金的有效策略,其塑性变形机制和组成相的尺寸密切相关.本文采用分子动力学模拟方法研究了组成相尺寸对CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的影响.研究表明,非晶相尺寸对双相高熵合金的力学行为和塑性变形机制有显著影响.对于非晶相厚度较小的样品,塑性变形是位错滑移和面心立方向六方密排结构的相变主导的,尤其是在非晶厚度为1 nm的样品中观察到了孪晶和位错锁;非晶相厚度适中时,双相高熵合金主要通过晶体相中位错滑移、面心立方向六方密排结构的相变和非晶相的剪切带增殖来实现塑性变形;非晶相厚度较大时,双相高熵合金的塑性变形则由非晶相中均匀剪切带的形成主导.此外,非晶相厚度的增加对位错的形核和发射有延迟作用,并且,晶体/非晶双相结构中的非晶相有稳定晶粒的作用.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的科学价值和指导意义.

关键词：晶体/非晶双相高熵合金尺寸效应变形机制分子动力学模拟

孪晶界对Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金力学行为影响的分子动力学模拟

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物理学报 2021年第18期70卷 246-254页

作者：申天展宋海洋安敏荣西安石油大学材料科学与工程学院西安710065

高熵合金突破了传统合金的组成框架,呈现出独特而优越的力学性能.然而,作为合金家族近年来出现的新成员,高熵合金的潜在变形机制亟需进一步揭示.本文采用分子动力学模拟方法研究了纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金... 详细信息

高熵合金突破了传统合金的组成框架,呈现出独特而优越的力学性能.然而,作为合金家族近年来出现的新成员,高熵合金的潜在变形机制亟需进一步揭示.本文采用分子动力学模拟方法研究了纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金在拉伸载荷下的力学性能,从原子水平揭示了孪晶界对纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金变形行为的影响.研究结果表明,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的屈服强度随着孪晶界间距的减小而增大,呈现Hall-Petch关系.然而,孪晶界间距存在一个临界值,使得高熵合金的屈服强度在该值前后对孪晶界间距的敏感度发生了明显改变.研究指出,随着孪晶界间距的减小,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的变形机制发生了从以位错滑移主导到以非晶化相变为主的转变.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的参考价值和指导意义.

关键词：高熵合金分子动力学模拟力学行为孪晶界

孪晶和堆垛层错对纳米晶金属材料力学性能影响的模拟

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孪晶和堆垛层错对纳米晶金属材料力学性能影响的模拟

作者：安敏荣西安邮电大学

学位级别：硕士

纳米材料作为一种新型的材料,以其优异的力、电、磁、光学和化学等宏观特性以及在宇航、电子、冶金、化工、生物和医学等领域得到了全世界的广泛关注。与普通的粗晶金属相比纳米晶金属,具有许多不同的性质和优良的性能。一般情况下一种... 详细信息

纳米材料作为一种新型的材料,以其优异的力、电、磁、光学和化学等宏观特性以及在宇航、电子、冶金、化工、生物和医学等领域得到了全世界的广泛关注。与普通的粗晶金属相比纳米晶金属,具有许多不同的性质和优良的性能。一般情况下一种材料可以具有很好的韧性,或者很高的强度,但很难两者兼而有之,通常是材料的强度越高,韧性就越差;韧性越好,强度一般就越低。对同一种材料来说,提高其强度往往是以降低其韧性为代价。近年来的一些研究结果表明,当晶粒细化为纳米尺度后,由于塑性变形机制的不同,可以通过在纳米晶材料中保留一部分微晶,来实现高强度高韧性的结合。在变形过程中,纳米尺度的晶粒可以保证材料具有很高的强度,而微晶可以稳定金属的塑性变形。因此理解纳米晶金属的微观结构与其表现出的力学性能之间的关系,从而从微观上揭示变形机理对于设计满足一定应用要求的材料具有根本性的意义。本文采用分子动力学方法,选用EAM势函数,主要对典型的纳米晶体FCC金属(金属材料Al)的力学性能展开系统而深入的研究。具体研究内容包括： (1)首先对FCC金属Al的性能进行研究。包括研究其单晶、不同厚度孪晶、不同厚度堆垛层错对材料的影响,研究这三种结构在不同温度时的变形行为。揭示出材料在变形过程中,位错与晶粒界面、位错与堆垛层错、位错与孪晶界面等相互作用的微观机制。 (2)其次研究了裂纹对FCC金属Al孪晶性能的影响进行研究。在此过程中,研究单晶Al中加入裂纹和孪晶、以及加入不同方向裂纹(其中包括裂纹方向与共格孪晶界面CTB平行和垂直两种极限状态)时材料的变形行为。揭示出材料在变形过程中位错与晶粒界面、位错与孪晶界面、孪晶界面对裂纹钝化作用的微观机理。

关键词：分子动力学孪晶位错裂纹取向

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“发光材料与器件”课程思政教学改革的探索

才智 2023年第17期 16-19页

作者：安敏荣宋海洋肖美霞毕佳颖西安石油大学材料新能源学院

本文首先概述了“发光材料与器件”课程，然后从完善教学目标、融入思政元素和完善课程评价体系三方面进行课程思政教学改革探索，最后提出了“过程+结果”多维度课程评价体系，并对课程思政教学改革探索成效进行了初步分析。

关键词：课程思政发光材料与器件立德树人

CoCrFeNiMn高熵合金拉伸力学性能和塑性变形机理对尺寸的依赖研究

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钢铁钒钛 2023年第6期44卷 179-185页

作者：安敏荣姚俊凡陈轩王博吕江艺朱志浩权凯李藤西安石油大学新能源学院陕西西安710065 中国石油长庆油田分公司第十一采油厂陕西西安710016

采用分子动力学模拟方法研究了不同横截面尺寸的CoCrFeNiMn高熵合金在拉伸载荷下的力学性能。模拟采用修正的嵌入原子势函数描述Co、Cr、Fe、Ni和Mn原子之间的相互作用。研究表明,CoCrFeNiMn高熵合金的拉伸性能和变形机制依赖于横截面... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究了不同横截面尺寸的CoCrFeNiMn高熵合金在拉伸载荷下的力学性能。模拟采用修正的嵌入原子势函数描述Co、Cr、Fe、Ni和Mn原子之间的相互作用。研究表明,CoCrFeNiMn高熵合金的拉伸性能和变形机制依赖于横截面的尺寸。峰值应力在横截面尺寸为7.00 nm时,出现了临界值,这与其中位错成核点的数目相关。随着横截面尺寸增加,塑性变形机制从非晶化主导转变为位错滑移和FCC结构向HCP结构的相变主导。该研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的科学价值和指导意义。

关键词：高熵合金力学行为尺寸效应变形机理

石墨烯/铝基复合材料在纳米压痕过程中位错与石墨烯相互作用机制的模拟研究

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物理学报 2021年第6期70卷 182-190页

作者：汉芮岐宋海洋安敏荣李卫卫马佳丽西安石油大学材料科学与工程学院西安710065

石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料... 详细信息

石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料进行了纳米压痕模拟,研究了压痕加载和卸载过程中石墨烯/铝基复合材料的位错形核及演化,以获取不同位向的石墨烯与位错的相互作用机制,并分析其对塑性区的影响.研究发现,石墨烯可以有效阻碍位错运动,并且石墨烯会沿着位错滑移方向发生弹性变形.在纳米压痕过程中,位错与不同位向石墨烯之间的相互作用差异导致塑性区的变化趋势不同.研究结果表明,在石墨烯/铝基复合材料中,位向不同的石墨烯对位错阻碍强度和方式不同,且石墨烯位向为45°的复合材料的硬度高于其他模型.此外,石墨烯/铝基复合材料的位错线总长度的演化规律与石墨烯位向紧密相关.本文研究可为设计和制备高性能石墨烯/金属基复合材料提供一定的理论指导.

关键词：分子动力学模拟力学性质纳米压痕石墨烯/铝基复合材料

基于分子动力学模拟的铜锆晶体/非晶双相纳米复合材料力学行为

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复合材料学报 2021年第12期38卷 4239-4246页

作者：李卫卫宋海洋安敏荣汉芮岐马佳丽西安石油大学材料科学与工程学院西安710065

金属玻璃因其较差的室温塑性限制了其广泛应用,因此提升金属玻璃的力学性能、探明金属玻璃的变形机制已经成为当前材料领域的研究热点。采用分子动力学方法研究了晶粒尺寸和分布对晶体/非晶B2-CuZr/CuZr双相复合材料力学行为的影响。研... 详细信息

金属玻璃因其较差的室温塑性限制了其广泛应用,因此提升金属玻璃的力学性能、探明金属玻璃的变形机制已经成为当前材料领域的研究热点。采用分子动力学方法研究了晶粒尺寸和分布对晶体/非晶B2-CuZr/CuZr双相复合材料力学行为的影响。研究结果表明,随着纳米晶粒的尺寸增大,复合材料变形模式发生了从相对均匀变形到单一剪切带的局部变形的转变。研究指出,增大纳米晶粒尺寸/体积分数能有效提高复合材料的峰值应力,但除了较小尺寸纳米晶粒模型外,双相复合材料的塑性没有明显增强。此外,相对于交叉排列,纳米晶粒的对齐排列导致了更严重的塑性应变局部化。本文的研究结果对于设计和制备高性能的金属玻璃材料具有重要的参考价值和指导意义。

关键词：分子动力学模拟力学行为金属玻璃形状记忆合金纳米晶粒