Molecular Dynamics Simulation of the Uniaxial Tensile Deformation of Nanocrystalline Copper

纳米材料是由尺度在1～100 nm的微小颗粒组成的体系,由于它具有独特的性能而备受关注.本文简要地回顾了分子动力学在纳米材料研究中的应用,并运用它模拟了平均晶粒尺寸从1.79～5.38nm的纳米晶体的力学性质.模拟结果显示:随着晶粒尺寸的减小,系统与晶粒内部的原子平均能量升高,而晶界上则有所下降;纳米晶体的弹性模量要小于普通多晶体,并随着晶粒尺寸的减小而减小;纳米晶铜的强度随着晶粒的减小而减小,显示了反常的Hall-Petch效应;纳米晶体的塑性变形主要是通过晶界滑移与运动,以及晶粒的转动来实现的;位错运动起着次要的、有限的作用;在较大的应变下(约大于5%),位错运动开始起作用;这种作用随着晶粒尺寸的增加而愈加明显.