镁中高压相变机制的分子动力学模拟

【作者】 周佳宁； 汤笑之； 郭雅芳；

【机构】 北京交通大学物理科学与工程学院力学系；

【摘要】 由于镁的密排六方(hcp)晶体结构可同时启动的独立滑移系较少,导致其塑性较差并限制了镁的应用。研究表明,在高压下镁可以发生由密排六方晶体结构向体心立方(bcc)晶体结构的转变,该相变可为镁及镁合金的强韧化提供思路。本研究采用分子动力学方法模拟了镁单晶在三轴高压下的变形过程,具体分析了镁单晶高压相变的机制,并探究了温度以及空位浓度对相变的影响。模拟结果发现:镁单晶在73GPa左右的三轴高压下会从hcp结构转变为bcc纳米孪晶结构并逐渐去孪晶化;镁从hcp结构转变为bcc的机制为剪切(shear)和原子重组(shuffle)相结合的机制;孪生和去孪生过程中孪晶界迁移存在位错矢量不同的两种机制。纳米孪晶结构能显著提高材料的屈服强度和塑性能力,镁通过纳米孪生发生hcpbcc相变的研究可以为镁及镁合金的强韧化设计提供理论指导。更多还原