纳米晶金属中局部弹性模量的空间分布

纳米晶金属的弹塑性特性在晶粒尺寸尺度上是不均匀的，这种不均匀性会影响宏观量，因为在此类系统中，很大一部分材料处于或邻近晶界。我们使用分子动力学模拟研究纳米晶纯金属中局部弹性模量的空间分布，并分析其对晶粒尺寸的依赖性。对晶粒尺寸在 5-20nm 范围内的铜和钽进行了计算。计算了晶粒原子和晶界原子的剪切模量分布。结果表明，非晶态晶界具有较宽的剪切模量分布，且与晶粒尺寸无关；而晶粒具有尖峰分布，且随着晶粒尺寸的增加变得更加尖锐。计算了体相、晶粒和晶界的平均弹性模量作为晶粒尺寸的函数。原子级模拟表明，总弹性模量随晶粒尺寸减小而降低主要是由于由此产生的更大晶界原子比例，并且总弹性模量可以近似为较大晶粒弹性模量与较低晶界弹性模量的简单加权平均。