五重孿晶銀納米線形變機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、銀納米線被認(rèn)為是最有可能取代銦錫氧化物(ITO)的材料，它們?cè)趯?lái)的柔性光電子器件領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。五重孿晶結(jié)構(gòu)是銀納米線內(nèi)的一種常見結(jié)構(gòu)，盡管過(guò)去的實(shí)驗(yàn)和模擬強(qiáng)有力地證實(shí)了納米孿晶界能作為一種有效的途徑來(lái)提高納米材料的綜合性能，人們對(duì)于五重孿晶界對(duì)一維金屬納米材料力學(xué)性能影響的認(rèn)識(shí)依然不是很清晰。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了單晶和五重孿晶銀納米線在拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷下的力學(xué)行為，尤其關(guān)注孿晶界相關(guān)的形變機(jī)理。

2、　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴拉伸時(shí)，單晶銀納米線的塑性變形由不全位錯(cuò)滑移和孿生實(shí)現(xiàn);五重孿晶界有效地阻擋了不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。大量位錯(cuò)被困在五重孿晶納米線內(nèi)部，隨著變形增加，位錯(cuò)間會(huì)發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)并產(chǎn)生大量的不可動(dòng)位錯(cuò)。孿晶界在變形過(guò)程中逐漸失去它們的共格特性和平整性，甚至伴隨著孔洞出現(xiàn)在孿晶界交匯處來(lái)釋放位錯(cuò)塞積引起的應(yīng)力集中。⑵壓縮時(shí)，單晶銀納米線的塑性變形以全位錯(cuò)滑移為主，全位錯(cuò)能完全滑出納米線表面從而導(dǎo)致位錯(cuò)匱乏狀態(tài);五重孿晶界的存在

3、導(dǎo)致了全位錯(cuò)必須與孿晶界發(fā)生交互作用。非螺型全位錯(cuò)穿過(guò)孿晶界后會(huì)沿著{100}面滑移，最終交滑移到與加載軸平行的{111}面上。在整個(gè)塑性過(guò)程中，由于位錯(cuò)和孿晶界以及位錯(cuò)之間的交互作用，五重孿晶納米線內(nèi)的位錯(cuò)密度顯著上升。⑶彎曲時(shí)，單晶納米線的塑性變形主要由孿生實(shí)現(xiàn)，孿生導(dǎo)致納米線的{100}側(cè)表面重新取向到{110}晶面;五重孿晶納米線的塑性變形則完全集中在中部和端部很小的范圍內(nèi)。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受到孿晶界的阻礙，大量位錯(cuò)塞積在孿晶界附近，

4、為了釋放由局域化變形和位錯(cuò)塞積引起的應(yīng)力集中，五重孿晶納米線較早開始斷裂。五重孿晶銀納米線相對(duì)單晶銀納米線而言具有更高的強(qiáng)度，但是明顯更低的塑性。⑷五重孿晶納米線的扭轉(zhuǎn)塑性變形分為兩個(gè)階段:當(dāng)載荷不大時(shí)，塑性變形完全由五個(gè)孿晶不全位錯(cuò)滑移實(shí)現(xiàn)，若在這個(gè)階段卸載，塑性可以完全恢復(fù)，五重孿晶納米線展現(xiàn)出偽彈性行為;繼續(xù)增加載荷，各個(gè)晶區(qū)內(nèi)開始出現(xiàn)同軸Shockley不全位錯(cuò)形核和滑移，與孿晶不全位錯(cuò)一樣，這些位錯(cuò)同樣從形核端不斷向納米線另一