纳米晶体微观结构与力学性质的分子动力学模拟

<span style="font-family: 'Trebuchet MS', 'Lucida Sans Unicode', Arial, sans-serif; line-height: 22px">纳米晶体材料是由尺度在1-100nm的微小颗粒组成的体系.该文应用分子动力学结合Finnis-Sinclair多体势函数模拟了纳米晶铜的微观结构和单向拉伸变形,以及纳米铜晶粒的结构与扩散性质,并采用了局部晶序分析、晶向分布函数等多种手段,对它们的结构进行了分析.研究了晶粒尺寸的变化对它们的影响.对纳米晶铜的微观结构的模拟表明：随着晶粒尺寸的减小,纳米晶体的晶界结构变化并不明显,而晶粒内部的晶格畸变加剧,导致其结构的无序度明显增加,并且晶粒内部结构和晶界结构的差别也越来越小;晶粒内部的原子的平均能量明显升高,但界面原子的平均能量变化很小.由于受晶格畸变和晶界比例增加的影响,纳米晶体的密度小于单晶的密度.对纳米晶粒的结构与扩散性质进行了分子动力学模拟的结果显示：随着晶粒尺寸的减小,晶粒表面层包含的原子比例迅速增加,表面层的原子平均能量上升,而晶粒内部的保持不变,但不仍然要高于相应单晶体的值,而表面层的厚度基本为一常数.纳米晶粒的扩散系数随着它的尺寸的增加而迅速减小,虽现指数衰减关系.这种减小主要是由于晶粒的表面层原子比例的减小和这些原子的能量降低有关.表面原子的扩散在晶粒的扩散中占主导的地位.</span>