《微觀模擬研究金屬卸載熔化機制與動力學特性》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由何安民擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微觀模擬研究金屬卸載熔化機制與動力學特性
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：何安民
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
理解和掌握金屬卸載熔化的動力學過程與微觀機制對於認識極端條件下的材料物性、構建更加科學準確的多相狀態方程模型具有重要意義。隨著計算能力的不斷發展，作為傳統實驗方法的有力補充，大規模並行分子動力學數值模擬已被廣泛用於材料動態回響研究領域。本課題基於大規模並行分子動力學數值模擬程式，對理想、含簡單缺陷以及納米多晶金屬材料的卸載熔化行為進行原子層次數值模擬研究。綜合使用各種微結構分析與巨觀統計分析方法給出缺陷區域非均勻卸載熔化以及材料整體均勻熔化的臨界條件與微觀動力學過程，獲得初始缺陷結構、載入條件對卸載熔化的影響規律，揭示卸載熔化與卸載波波形、卸載路徑特徵之間的關係。該課題有助於更好地解讀分析卸載路徑實驗測量結果，並為建立科學的卸載相變模型提供必要的微觀物理基礎。
結題摘要
本項目基於自主研製的大規模並行分子動力學程式，對金屬Cu的卸載熔化行為進行大規模微觀模擬研究，獲得了卸載熔化的臨界條件、微觀動力學過程和熱力學統計性質，考察了晶體各向異性、微缺陷結構以及多晶效應的影響特徵，並給出了局部和整體卸載熔化在卸載波波形上的反映特徵。研究結果表明：（1）對於理想單晶，卸載熔化為勻相相變過程，並且由於衝擊加卸載中的高應變率和強剪下效應，呈現明顯的非平衡相變特徵和晶向依賴性；（2）對於多晶金屬，卸載熔化總是首先發生在卸載過程中仍然承受強剪下作用的晶粒中，並且這種局部優先熔化現象使得樣品整體表現出平衡態熔化特徵；（3）缺陷（納米空洞、高能晶界）對卸載熔化微觀動力學具有顯著影響，使得材料在整體均勻熔化之前，缺陷所在區域會首先發生局部卸載熔化。研究成果對於深入理解卸載熔化微觀動力學過程和物理機制，發展接近真實物理過程的動態相變理論模型具有重要意義。
