全文总字数：1690字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着微电机系统（MEMS）研究的深入和纳米电机系统(NEMS)的发展，纳观尺度下材料力学、物理性能的研究显得日益迫切。金属材料的塑性变形和退火是工业上改善金属材料组织结构和各项性能的重要手段。普通多晶材料由于各种取向的晶界和位错等缺陷的存在,使得影响织构的因素非常复杂,而利用单晶材料作为研究对象,可以简化研究过程和帮助理解金属材料的形变与再结晶行为。

金属镍及其合金由于耐高温、抗腐蚀、具有良好的化学稳定性,在医疗器械、化工、国防、精密仪器等领域得到广泛应用。已有不少文献描述了镍的化学物理性质、镍基复合材料的宏观性能。本论文的目的是模拟单晶镍[100]方向的塑形形变，得到应力应变曲线，从而得到其力学性能。研究通过改变温度及应变速率，对金属镍的屈服强度，拉伸强度和变形机理的影响。研究单晶镍[100]形变的微观过程。

国内外研究现状

纳米薄膜的自由表面影响拉伸过程中原子的运动和薄膜整体力学性能,纳米薄膜破坏的几何特征是原子空位的连接和晶胞缺陷的扩展;单晶的断裂接近脆性断裂,模拟得到纳米薄膜的断裂强度符合Griffith脆性断裂的能量平衡理论。[1]

镍基单晶的屈服和抗拉强度均在约800℃时达到峰值,而塑性与强度的变化规律基本相反.室温和中温拉伸条件下,断口表现为解理断裂;而高温时则为微孔聚集型断裂.室温拉伸条件下,合金的主要变形方式为单根位错剪切γ′相;高温下为位错绕过γ′相;中温下则表现为由剪切到绕过的过渡。[4]

2. 研究的基本内容

用分子动力学模拟研究金属单晶受单向拉伸塑性形变过程。

采用原子镶嵌法(eam势)描述原子间相互作用建立单晶镍的三维计算模型，通过原子模拟考察了原子能量、应力的变化和结构变形过程、微缺陷的产生、生长以及扩展过程，得到单晶镍单向静态拉伸条件下的弹性模量、应力—应变关系、能量演化曲线，讨论位错运动和原子滑移对材料性能和变形的影响。

研究温度及应变速率对金属镍的屈服强度、拉伸强度和变形机理的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1.模拟单晶镍[100]方向的塑形形变，得到应力应变曲线，从而得到其力学性能。

2.研究温度及应变速率对金属镍的屈服强度拉伸强度和变形机理的影响。

4. 参考文献

[1]黄丹，陶伟明，郭乙木.单晶镍纳米薄膜单向拉伸破坏的分子动力学模拟[j].中国有色金属报，2004, 14(11):1850-1855

[2]文玉华，朱弢，曹立霞，王崇愚.镍基单晶超合金ni/ni3al晶界的分子动力学模拟[j].物理学报, 2003, 52(10):2520-2524

[3]陶伟明，黄丹，郭乙木，楼铁炯.镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟[j]. 浙江大学学报(工学版) , 2005, 39(8):1265-1268