纳米金属玻璃脆-塑性的转变

基本信息
批准号:11342012
项目类别:专项基金项目
资助金额:16.00
负责人:沙振东
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2013
结题年份:2014
起止时间:2014-01-01 - 2014-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何霖春
关键词:
分子动力学金属玻璃力学行为
结项摘要

Since the first report by Klement et al. in 1960, the metallic glass (MG) has received extensive attention due to their superior mechanical properties such as high strength and large elastic strain. However, the lack of global plasticity under uniaxial tension at room temperature has been considered the Achilles' heel of MG, significantly undercutting their structural applications. The focus of research on MGs in the last decade, as a consequence, has been on improving their plasticity. Nanoglass (NG) consists of nanometer-sized glassy grains and interfaces between them, called glass−glass interfaces having a reduced density relative to the density in the glassy grains. Up to now, a variety of NGs with chemical compositions Au-Si, Au-La, Fe-Si, La-Si, Pd-Si, Ni-Ti, Ni-Zr, and Ti-P have been synthesized by inert gas condensation. Motivated by this development, in the present project, we will perform molecular dynamics simulations on the tensile fracture of Cu50Zr50 NG with a range of glassy grain size from 15 to 5 nm by using the Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS). This project will focus on simulations on the effect of the size of the glassy grain of NG on its mechanical behavior. We will further investigate that whether controlling the size of the glassy grain of NG can tune the mechanical properties of NG. The project will pave the way for using feature size as a design parameter in attaining superior mechanical properties.

金属玻璃自从1960年被报道以来,由于其高强度大弹性应变等优越的机械性能,从而受到了大量广泛的关注。然而,金属玻璃块体材料几乎没有宏观塑性,这成为其作为结构材料的瓶颈。因此近几年来金属玻璃研究领域的重心即是如何改善其塑性。纳米金属玻璃是一种晶粒和晶界都是金属玻璃的材料(晶界的密度要低于晶粒)。且晶粒大小可以达到纳米级。到目前为止,应用惰性气体冷凝法已能成功合成一系列的不同化学组分的纳米玻璃,例如Au-Si, Au-La, Fe-Si, La-Si, Pd-Si, Ni-Ti, Ni-Zr等等。在本研究中,我们将利用分子动力学模拟晶粒大小界于5-15纳米的纳米金属玻璃Cu50Zr50的拉伸断裂过程。我们的工作旨在探究纳米金属玻璃中晶粒的大小如何影响其力学性能,进而探究控制晶粒大小是否能对纳米玻璃的力学性能进行调控的问题。此工作将为利用特征尺寸作为设计参数以获取优异力学性能材料的发展奠定基础

项目摘要

在室温拉伸载荷作用下,金属玻璃沿着单一剪切带发生断裂,几乎没有宏观塑性,这成为其作为结构材料应用的瓶颈。近十年来,金属玻璃领域的研究重心是如何改善其塑性。纳米金属玻璃是一种晶粒和晶界都是金属玻璃组分的材料(但晶界的密度要低于晶粒)。且晶粒大小在制备中可以达到纳米量级。在本研究中,我们采用开源分子动力学软件LAMMPS模拟晶粒大小分别为5,10,15纳米的纳米金属玻璃Cu50Zr50的拉伸断裂过程。我们的研究表明晶粒大小能有效地调控纳米玻璃的力学性能。当晶粒大于5纳米的时候,纳米金属玻璃以剪切带的形式断裂,剪切带的形成由晶界共同参与;但是当晶粒小于5纳米的时候,纳米金属玻璃呈现出惊人的超塑性,均匀地形变。我们进一步研究了断裂模式转变的内在机制。此工作将为利用特征尺寸作为设计参数以获取优异力学性能材料的发展奠定基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2020.05.013
发表时间:2020
2

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
3

原发性干燥综合征的靶向治疗药物研究进展

原发性干燥综合征的靶向治疗药物研究进展

DOI:10.13376/j.cbls/2021137
发表时间:2021
4

基于Pickering 乳液的分子印迹技术

基于Pickering 乳液的分子印迹技术

DOI:10.1360/N972018-00955
发表时间:2019
5

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019

沙振东的其他基金

批准号:11402189
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11772250
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

块体金属玻璃中的韧脆转变结构机制固体核磁共振研究

批准号:51071171
批准年份:2010
负责人:郗学奎
学科分类:E0106
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
2

金属玻璃液体的强脆转变特性研究及其对应热焓弛豫模型的建立

批准号:51171090
批准年份:2011
负责人:胡丽娜
学科分类:E0106
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
3

刚性粒子增韧热塑性聚合物的脆韧转变

批准号:50073023
批准年份:2000
负责人:姜伟
学科分类:E0305
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
4

ZrCu基金属玻璃中特殊玻璃转变行为的研究

批准号:51901133
批准年份:2019
负责人:王兴华
学科分类:E0102
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目