单晶铜中纳米空洞的特性研究.pdfVIP

2008年 10月 枣庄学院学报 0cL20o8 第25卷 第5期 JOURNALOF ZAOZHUANGUNIVERSITY V0l_25NO．5 单晶铜 中纳米空洞的特性研究 杨其利 (枣庄学院 物理与电子工程系，山东 枣庄 277160) [摘 要]利用分子动力学方法研究了单晶铜中球形空洞在冲击波下的演化过程．模拟结果表明在冲击波作用下，空洞 周围原子发生滑移，已滑移和未滑移的边界形成位错环．不同位错环处的生长速度不同． [关键词】纳米空洞；位错环；冲击波 [中图分类号]0474 [文献标识码]A [文章编号]1004—7077(2008)05—0045-03 0 引言 到 目前 为 止 ，国 内外 的许 多学 者 应 用 分 子 动 力 学 方 法 模 拟 了金 属 铜 中空洞 在 静 压 及 动 态 拉 伸 、冲击 作 用 下 的生 长 规 律 [1—3]，但 很 少 有 人 对 空洞 塌 缩 问题 做 较 细致 的分 析 ． 本 文 采 用 分 子 动 力 学 的方 法 对 单 晶铜 中纳 米 空 洞 在 冲 击 压 缩 下 的演 化 过 程 进 行 了研 究 ， 但 与 其 它 学 者 研 究 的重 点 不 同 ，我 们 关 注 的是 空 洞 塌 缩 过 程 中原 子 的滑 移 规 律 及 生 成 位 错 环 的生 长 速 度 ． 1 模拟方法 1．1 势 函数 本 文 中所 用 的势 函数 为 原子 嵌 入 势 (EAM)[4]，其 基 本 表 达 形 式 如 下 ： 1 U =寺 P‘(rii)+ Fi(p) ·· 』 ‘ ‘ 方程 右边第 一项 为对势 ，第二 项为 镶嵌 能 ，其 中 rj{是第 i个原子和第 J个原子间 的相对位 移 ，P = ∑P (r)为 除第 i原 子 以外 的所 有 其 他 原 子 的核 外 电子 在 第 i个 原 子 处 所 产 生 的 电子 J I 云 密 度 之 和 ． 1．2 物 理 模 型 的构 建 本 文 设 置 的模 型 可 分 为 三 部 分 ：飞 片 尺 寸 为 15aX30a×30a(a为 单 晶铜 的 晶格 常 数 ，其 大 小 为 0．3615nm)；靶 的尺 寸 为 30a×30aX30a，在靶 的 中心 预 置 一 个 球 形 空 洞 ，由 于 辐 照 老 化 早 期 形 成 的空 洞 大 小都 在 纳 米 量 级 ，故 选 定 空 洞 半 径 为 2a进 行 模 拟 ．靶 和 飞 片 中原子 均 作 面 心立 方 结 构 排 列 ；飞 片在 靶 的左 侧 ，飞 片冲 击 靶 的方 向为 [100]方 向 ，即 X方 向 ．飞 片 的速 度 大 小 为 1．085km／s，冲 击 波 速 度 大 小 为 4．75km／s．[010]和 [001]方 向分 别 为 Y、z方 向 ，在 这 三 个 方 向上 均 使 用 周 期 性 边 界 条 件 ．本 文 的 目的 旨在 研 究 应 力 作 用 下 晶体 内的位 错 演 化 ，与 温度 有 关 的位 错 演 化 暂 不 考 虑 ，故 晶体 初 始 温度 设 为 OK． 2 模拟结果分析 2．1 冲 击 波 作 用 下 空洞 周 围位 错 形 成 过 程 [收稿 日期】2008一o6一o6 [作者简介】杨其利(1981一)，女，山东枣庄人，枣庄学院物理与电子工程系助教、理学硕士，主要从事凝聚态物理的理论研 究．E—mail：yqlzsb@163．c0玎1． · 45 · 枣庄学院学报