Cu-Ni 功能梯度合金的原子尺度建模及其对纳米线力学性能的启示
材料科学
2021-03-02 v1
摘要
功能梯度材料（FGM）消除了两种不同材料界面处的应力奇异性，因此在高温环境如发动机、核反应堆、航天器等中具有广泛应用。因此，研究不同 FGM 材料的力学性能至关重要。本文旨在建立分子动力学（MD）中 FGM 的建模方法，以更好地理解其力学性能。在本研究中，通过所提方法的 MD 模拟，研究了单轴载荷下 Cu-Ni FGM 纳米线（NW）的力学特性。为恰当描述原子间作用力并从而预测性能，使用了 EAM（嵌入原子模型）势。该纳米线由核心处的合金组元以及沿向外径向功能梯度化的另一组元构成。简单线性和指数函数被考虑作为定义梯度模式的函数。对于 Cu 芯和 Ni 芯纳米线，表面合金百分比从 0% 变化到 50%。所有模拟均在 300 K 下进行。Cu 芯和 Ni 芯 NW 的 L/D 比分别为 10.56 和 10.67。本研究表明，在 Cu 芯 NW 中，极限拉伸应力和杨氏模量随表面 Ni 百分比增加而增大；而在 Ni 芯 NW 中，这些值随表面 Cu 百分比增加而减小。此外，对于 Cu 芯 NW 中相同的表面 Ni 百分比，线性梯度 FGM 中的值高于指数梯度 FGM。而在 Ni 芯 NW 中，指数梯度 FGM 显示的 UTS 和 E 值高于线性梯度 FGM。因此，梯度函数和表面百分比可用作调控 FGM 纳米线力学性能的参数。
引用
@article{arxiv.2009.06873,
title = {Atomistic Modelling of Functionally Graded Cu-Ni Alloy and its Implication on the Mechanical Properties of Nanowires},
author = {Md Shajedul Hoque Thakur and Mahmudul Islam and Nur Jahan Monisha and Pritom Bose and Md. Adnan Mahathir Munshi and Turash Haque Pial},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06873},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 3 Figures