Tái tạo sự phát triển của băng trượt trong kính kim loại nano thông qua mô phỏng sự biến dạng cuộn ở cấp độ nguyên tử: một nghiên cứu động lực học phân tử

Journal of Molecular Modeling - Tập 27 - Trang 1-8 - 2021
Snehanshu Pal1,2, K. Vijay Reddy1
1Department of Metallurgical and Materials Engineering, National Institute of Technology Rourkela, Rourkela, India
2Centre for Nanomaterials, National Institute of Technology Rourkela, Rourkela, India

Tóm tắt

Quá trình cán được sử dụng rộng rãi để tạo ra mạng lưới các băng trượt (SB) trong kính kim loại, từ đó nâng cao tính dẻo tổng thể của mẫu vật. Tuy nhiên, hiểu biết ở cấp độ nguyên tử về cơ chế hình thành/lan truyền băng trượt trong quá trình xử lý cơ học vẫn còn hạn chế. Trong bối cảnh này, chúng tôi đã phát triển một mô hình mô phỏng động lực học phân tử (MD) để tái tạo quá trình biến dạng cán và điều tra sự hình thành băng trượt trong mẫu kính kim loại Cu-Zr. Kết quả cho thấy rằng các băng trượt chính dày đặc và tập trung cùng với sự phân nhánh thứ cấp hình thành trong quá trình cán lạnh, trong khi các băng trượt rời rạc và dày hơn được hình thành trong quá trình cán nóng. Trong khi đó, phân tích cụm Voronoi cho thấy rằng các cụm đối xứng năm yếu tố cao có xu hướng giảm, trong khi cụm giống tinh thể lại tăng lên trong quá trình cán nóng. Những phát hiện từ nghiên cứu này phù hợp tốt với các nghiên cứu thực nghiệm trước đó đã được củng cố trong tài liệu, cho thấy rằng mô hình dự đoán đúng hiện tượng hình thành băng trượt.

Từ khóa

#băng trượt #kính kim loại #động lực học phân tử #biến dạng cuộn #mô hình mô phỏng

Tài liệu tham khảo

Schroers J (2010). Adv Mater 22(14):1566

Wang WH, Dong C, Shek CH (2004). Mater Sci Eng R 44(2-3):45

Sergueeva AV, Mara NA, Kuntz JD, Lavernia EJ, Mukherjee AK (2005). Philos Mag 85(23):2671

Greer AL, Cheng YQ, Ma E (2013). Mater Sci Eng R 74(4):71

Zhang Y, Greer AL (2006). Appl Phys Lett 89(7):071907

Das J, Tang MB, Kim KB, Theissmann R, Baier F, Wang WH, Eckert J (2005). Phys Rev Lett 94(20):205501

Shahabi HS, Scudino S, Kaban I, Stoica M, Escher B, Menzel S, Vaughan GVM, Kühn U, Eckert J (2016). Acta Mater 111:187

Küchemann S, Liu C, Dufresne EM, Shin J, Maaß R (2018). Phys Rev B 97(1):014204

Jiang MQ, Dai LH (2009). J Mech Phys Solids 57(8):1267

Qu RT, Wu SJ, Wang SG, Wang XD, Zhang ZF, Mech J (2020). Phys Solids 138:103922

Murali P, Narasimhan R, Guo TF, Zhang YW, Gao HJ (2013). Scr Mater 68(8):567

Cheng YQ, Han Z, Li Y, Ma E (2009). Phys Rev B 80(13):134115

Joo SH, Pi DH, Setyawan ADH, Kato H, Janecek M, Kim YC, Lee S, Kim HS (2015). Sci Rep 5:9660

Liu YH, Wang G, Wang RJ, Pan MX, Wang WH (2007). Sci. 315(5817):1385

Zhang L, Cheng YQ, Cao AJ, Xu J, Ma E (2009). Acta Mater 57(4):1154

Lee MH, Lee KS, Das J, Thomas J, Kühn U, Eckert J (2010). Scr Mater 62(9):678

Xie S, Kruzic JJ (2017). J Alloys Compd 694:1109

Kosiba K, Şopu D, Scudino S, Zhang L, Bednarcik J, Pauly S (2019). Int J Plast 119:156

Binkowski I, Schlottbom S, Leuthold J, Ostendorp S, Divinski SV, Wilde G (2015). Appl Phys Lett 107(22):221902

Scudino S (2019). J Alloys Compd 773:883

Haruyama O, Kisara K, Yamashita A, Kogure K, Yokoyama Y, Sugiyama K (2013). Acta Mater 61(9):3224

Liu JW, Cao QP, Chen LY, Wang XD, Jiang JZ (2010). Acta Mater 58(14):4827

Yan Z, Song K, Hu Y, Dai F, Chu Z, Eckert J (2016). Sci Rep 6(1):1

Gunderov DV, Churakova AA, Boltynjuk EV, Ubyivovk EV, Astanin VV, Asfandiyarov RN, Valiev RZ, Xioang W, Wang JT (2019). J Alloys Compd 800:58

Gu XW, Jafary-Zadeh M, Chen DZ, Wu Z, Zhang YW, Srolovitz DJ, Greer JR (2014). Nano Lett 14(10):5858

Zhang Q, Li QK, Li M (2017). Sci Rep 7(1):1

Reddy KV, Deng C, Pal S (2019). Acta Mater 164:347

Reddy KV, Pal S (2018). Mol Simul 44(17):1393

Scudino S, Şopu D (2018). Nano Lett 18(2):1221

Xu F, Fang F, Zhu Y, Zhang X (2017). Nanoscale Res Lett 12(1):1

Yoshino M, Umehara N, Aravindan S (2009). Wear 266(5-6):581

Reddy KV, Pal S (2019). Steel Res Int 90(7):1800636

Reddy KV, Pal S (2019). JOM 71(10):3407

Reddy KV, Pal S (2019). Philos Mag Lett 99(7):253

Reddy KV, Pal S (2020). J Appl Phys 127(15):154305

Reddy KV, Pal S (2020). JOM 72:3977

Reddy KV, Pal S (2020). Comput Mater Sci 184:109935

Şopu D, Stukowski A, Stoica M, Scudino S (2017). Phys Rev Lett 119(19):195503

Larsen PM, Schmidt S, Schiøtz J (2016). Model Simul Mater Sci Eng 24(5):055007

Reddy KV, Pal S (2017). J Non-Cryst Solids 471:243

Pal S, Reddy KV, Deng C (2019). Comput Mater Sci 169:109122

Plimpton S (1995). J Comput Phys 117(1):1

Mendelev MI, Kramer MJ, Ott RT, Sordelet DJ, Yagodin D, Popel P (2009). Philos Mag 89(11):967

Evans DJ, Holian BL (1985). J Chem Phys 83(8):4069

Stukowski A (2009). Model Simul Mater Sci Eng 18(1):015012

Xu Y, Shi B (2018). J Non-Cryst Solids 485:74

Meduri C, Hasan M, Adam S, Kumar G (2018). J Alloys Compd 732:922

Feng S, Qi L, Wang L, Pan S, Ma M, Zhang X, Li G, Liu R (2015). Acta Mater 95:236

Zhou H, Peterlechner M, Hilke S, Shen D, Wilde G (2020). J Alloys Compd 821:153254