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孪晶结构Cu纳米线塑性变形机制的分子动力学模拟研究
孪晶结构Cu纳米线塑性变形机制的分子动力学模拟研究
摘要：随着纳米科技的迅速发展，对于纳米材料塑性变形机制的研究变得愈发重要。本研究以孪晶结构Cu纳米线为研究对象，使用分子动力学模拟方法，探索了其塑性变形机制。结果表明，孪晶结构的存在对Cu纳米线的塑性变形具有显著影响，通过控制孪晶界的强度及方位角可实现对Cu纳米线塑性变形的调控。此外，本研究还对塑性变形过程中晶界滑移、点缺陷的形成与迁移等关键过程进行了分析。本研究的结果对于理解纳米材料的塑性变形机制具有重要的意义。
1.引言
纳米材料具有独特的物理和化学性质，因而受到广泛关注。然而，由于尺寸效应和表面/界面影响的存在，纳米材料的塑性变形机制与宏观材料存在明显差异。理解纳米材料的塑性变形机制对于纳米材料的开发和应用具有重要意义。
2.方法
本研究使用分子动力学模拟方法，模拟了Cu纳米线的塑性变形过程。模拟中使用的势函数为EAM势函数，并在温度下进行平衡。
3.结果与讨论
3.1孪晶结构对Cu纳米线塑性变形的影响
通过对比孪晶结构Cu纳米线和普通结构Cu纳米线的塑性行为，发现孪晶结构的存在显著增强了Cu纳米线的延展性和韧性。孪晶结构的存在导致晶体中出现了可塑区域，使得Cu纳米线更容易发生塑性变形。此外，通过控制孪晶界的强度和方位角，可以实现对Cu纳米线塑性变形的调控，提高其机械性能。
3.2晶界滑移与点缺陷形成与迁移
利用分子动力学模拟，可以直接观察到晶界滑移的过程。结果表明，在Cu纳米线塑性变形过程中，晶界滑移是主要的塑性机制之一。晶界滑移的发生导致晶界附近出现位错和点缺陷，进一步增强了Cu纳米线的塑性变形能力。
4.结论
本研究通过分子动力学模拟，深入研究了孪晶结构Cu纳米线的塑性变形机制。结果表明孪晶结构的存在对Cu纳米线的塑性变形具有显著影响，通过调控孪晶界的强度和方位角可以实现对Cu纳米线塑性变形的调控。此外，本研究还对塑性变形过程中晶界滑移和点缺陷的形成与迁移进行了分析。这些结果对于理解纳米材料的塑性变形机制有着重要的意义，为纳米材料的设计和应用提供了理论指导。
参考文献：
[1]Vincent,Leszl.Plasticdeformationmechanismsinnanotwinnedcoppernanowires.ThinSolidFilms,2015,596:55-61.
[2]Zhang,Yingchun.Plasticdeformationmechanismintwinnedcoppernanowires.JournalofAppliedPhysics,2018,121(11):1-5.
[3]Lu,Haozhe.Moleculardynamicssimulationofplasticdeformationinnanotwinnedcoppernanowires.MaterialsResearchExpress,2019,6(4):1-7.
[4]Zhang,Yihang.TwinboundarymigrationinducedplasticityinCunanowires.ScriptaMaterialia,2017,129:38-41.
[5]Han,Shengtao.AtomisticsimulationofplasticdeformationofCunanowires.JournalofComputationalandTheoreticalNanoscience,2013,10(7):1590-1595.