纳米薄膜屈服应力尺寸效应和缺陷演化的分子动力学研究
  • 【摘要】

    纳米薄膜作为微/纳电子机械系统(MEMS/NEMS)的重要结构元件,其力学性能研究受到人们的广泛关注.文中采用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟了法向晶向分别为[100]、[110]和[111]的Cu纳米薄膜在单轴拉伸过程中的力学行为,分析了薄膜屈服应力的尺寸效应,同时对薄膜内部的缺陷演化进行了探讨.计算结果表明,纳米薄膜的屈服应力随薄膜厚度的减小而增加,不同晶向的薄膜具有不同的屈服强度.此外,通... 展开>>纳米薄膜作为微/纳电子机械系统(MEMS/NEMS)的重要结构元件,其力学性能研究受到人们的广泛关注.文中采用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟了法向晶向分别为[100]、[110]和[111]的Cu纳米薄膜在单轴拉伸过程中的力学行为,分析了薄膜屈服应力的尺寸效应,同时对薄膜内部的缺陷演化进行了探讨.计算结果表明,纳米薄膜的屈服应力随薄膜厚度的减小而增加,不同晶向的薄膜具有不同的屈服强度.此外,通过配位原子数和中心对称参数相结合,标识出薄膜发生塑性变形的滑移面,发现薄膜初始屈服时刻材料内部产生多个交叉的滑移面,应力出现突降;随着应变增加滑移面相互切割,再次出现应力随应变增加的趋势直到第二次屈服.同时,文中还通过对位错形核和发射动态过程的观察,分析了薄膜在单轴拉伸载荷作用下的变形机制.本文研究将有助于进一步认识低维纳米材料的力学性能尺寸效应和变形机制,为MEMS/NEMS的材料选择、设计和优化提供理论依据. 收起<<

  • 【作者】

    杨振宇  王涛  卢子兴 

  • 【作者单位】

    北京航空航天大学航空科学与工程学院,固体力学研究所,北京

  • 【会议名称】

    中国力学学会2009学术大会

  • 【会议时间】

    2009-08-24

  • 【会议地点】

    郑州

  • 【主办单位】

    中国力学学会

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    分子动力学  纳米薄膜  尺寸效应  屈服应力  缺陷演化  力学性能