基于第一性原理和分子动力学的镁合金强韧化基础教案分析.ppt

基于第一性原理和分子动力学的镁合金强韧化基础研究 姓 名：豆雨辰 指导教师：张静 教授 日 期：2015年5月 目录 一、选题背景和研究内容 二、工具软件 三、弛豫参数对广义层错能计算结果的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 七、结论 一、选题背景和研究内容 镁合金面临着塑性较低和强度较低的双重问题，以致其使用量远不及钢铁和铝合金。 三、弛豫参数对广义层错能计算结果的影响 三、弛豫参数对广义层错能计算结果的影响 1、构建模型。 2、弛豫（释放额外应力）。 3、计算能量。 4、层错能 = (E中间态-E初始态)/横截面积 三、弛豫参数对广义层错能计算结果的影响 Z方向弛豫带来的影响 y方向弛豫带来的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 五、孪晶偏聚能与溶质原子扩散激活能 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 1、可以“弯曲”。 2、多个bBP堆积将弛豫为共格{10-12}孪晶片段。 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 六、基面层错对{10-12}孪晶的强化作用 七、总结 七、总结 七、总结 七、总结 展望 第一性原理计算方面，本文的研究对象都是二元镁合金，而且模拟只对单一的溶质浓度进行了模拟。在接下来的工作中，需要基于模拟结果，设计典型合金系对模拟结果进行验证。同时，结合实验反馈信息，将模拟推广到不同组分、不同浓度的多元镁合金。 分子动力学方面，本文研究的对象是纯镁。在接下来的工作中，需要设计恰当工艺，从实验的角度验证基面层错对{10-12}孪晶的强化效果。另外，还应开发新的势函数，将模拟推广到二元甚至多元镁合金。 学术成果 合金元素 c+a位错行为 理论基础 合金元素 降低I1层错能，增加I1层错的密度，进而增加形核点。 I1层错的边界是 c+a的形核点 合金元素 c+a位错行为 理论基础 合金元素 降低c+a的非稳定层错能， 降低形核的难度 合金元素 c+a位错行为 理论基础 合金元素 降低c+a的稳定层错能，促进可动分解。 合金元素 c+a位错行为 理论基础 合金元素 增加裂纹形成能，抑制裂纹扩展。 本征塑性 c+a形核与裂纹扩展的竞争 四、合金元素对广义层错能、裂纹形成能的影响 形核难度降低 合金元素 c+a位错行为 促进稳定分解 形核点数量增加 抑制裂纹 同时满足四个因素： 1、增加形核点 2、降低形核难度 3、促进稳定分解 4、抑制裂纹扩展 形核难度降低 形核难度降低 Er、Ga、Gd、 Nd、Sm、Zn 特别有利于 c+a的开启 本章小结 合金元素Ag、Al、Dy、Er、Gd、Ho、Lu、Mn、Nd、Sc、Sm、Y、Zn、Zr可明显升高基面的裂纹形成能（γcrack），也就是说添加这些合金元素有利于抑制裂纹的扩展。 合金元素Al、Bi、Ca、Dy、Er、Ga、Gd、Ho、In、Lu、Nd、Pb、Sm、 Sn、 Y、Yb可明显降低I1层错能，也就是添加这些合金元素有利于提高I1层的密度。 对于{0001}10-10滑移系。合金元素Al、Bi、Dy、Er、Ga、Gd、Ho、In、Lu、Nd、Pb、Sc、Sm、Sn、Y、Yb、Zr明显降低Λ，也就是说添加这些合金元素使得基面位错的运动模式倾向于连续错排机制，进而可以提高