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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

金属材料是三大材料之一，在日常生活中有着广泛的应用。随着纳米材料的发展，纳米金属材料由于其优异的物理、化学性能正是目前研究的热点。

对于目前的纳米金属材料，使用时常需要提高其强度，常用的方法有固溶强化，应变强化，相变强化等。这几种方式都是通过引入缺陷（点缺陷，面缺陷）阻碍位错的运动来实现强化效果的。虽然这些强化方式可以提高纳米金属材料的强度，但是其韧性，导电性也会随之降低。如果材料没有韧性，往往不能满足工程的需求。所以我们需要研究一种新的方法来解决这一矛盾。

纳米孪晶材料正是目前解决这一矛盾的研究热点。其所具有的孪晶界是一种特殊的低能共格晶界，孪晶界两侧的晶格成镜面对称。和一般的大角度晶界类似，孪晶界可以阻碍位错的运动，从而达到强化的效果。另外，由于纳米孪晶界的对称性，使得位错可以沿着它运动，产生台阶，所以具有很强的容纳位错的能力，这样便提高的材料塑性变形的能力，使得韧性加强。

2. 研究的基本内容

1、1、使用lammps检测不同eam势函数，对铜的物理性质进行模拟，包括铜的晶格常数、空位形成能、间隙能、表面能、熔点等，将不同势函数模拟得到的理论结果与实验值进行比较，找出最贴近实际情况的势函数，为后期使用势函数模拟塑性变形提供理论支撑。

2、2、使用lammps构建铜的孪晶结构，设计几种不同孪晶层厚度的孪晶，分别为3.9nm，11.3nm，21.9nm，30.7nm，37.6nm。将构建好的孪晶结构导入到ovito当中，导出为lammps的data文件

3、3、在0k、100k、200k、300k、400k、500k几种不同的温度下，利用分子动力学对构建的几种孪晶铜结构分别进行模拟，画出应力-应变曲线，并分析他们的力学性能，包括强度、屈服点强度、杨氏模量等，得到不同温度对孪晶铜力学性能的影响。在1.0e9, 5.0e9, 1e10, 5.0e10,1.0e11,5.0e11,1.0e12几个不同的拉伸速率下，利用分子动力学对构建的几种孪晶铜结构分别进行模拟，画出应力-应变曲线，并分析他们的力学性能，包括强度、屈服点强度、杨氏模量等，得到不同拉伸速率对孪晶铜力学性能的影响。控制温度和应变速率不变，利用分子动力学对不同厚度的孪晶铜进行模拟，得出孪晶层厚度对孪晶铜力学性能的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

先用lammps验证铜的三种eam势，找出最贴近实际的势函数；利用lammmps构建孪晶铜结构，改变温度和拉伸速率以及孪晶层厚度，模拟出孪晶铜的力学性能，并结合ovito可视化软件，观察孪晶铜塑性变形的过程，揭示其本质。

4. 参考文献

[1]lu,k;l.;suresh,s[j]. science2009,324(5925),349

[2]cao, a. j.; wei, y. g. phys. rev. b 2006, 74 (21), 214108. doi:

10.1103/phys rev b.74.214108