《金屬材料納米孿生能力的理論預測與原子層次模擬》是依託上海交通大學，由金朝暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬材料納米孿生能力的理論預測與原子層次模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：金朝暉
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬強韌化是長久以來物理冶金領域最受關注的難題之一。實驗已經證實，實現金屬中納米孿晶片層的引入與控制是金屬強韌化的有效途徑。然而，孿晶強韌機制尚待澄清，且實驗現象仍需通過理論的方式得以闡釋與推廣。本項目圍繞最新實驗技術- - 動態塑性變形（DPD）技術發展的需求，藉助理論與計算機模擬相結合的手段，對金屬納米孿生能力展開深入的研究。具體內容包括：基於第一原理計算，獲得面心立方、體心立方和六角密排金屬中層錯能的標度規律及合金化效應；通過對電子結構特徵的分析，理解電子結構組態回響與標度規律的內在關聯；結合晶格位錯理論及原子尺度模擬，研究晶界處位錯滑移及孿晶發射的競爭機制；綜合考慮金屬本徵性能與微觀組織影響因素，完善孿生動力學模型，並籍此預測金屬納米孿生能力。本項目旨在從原子及電子層次建立金屬孿生過程的理論基礎，為金屬強韌化的實驗研究提供必要的理論指導。
結題摘要
建立金屬層錯能標度規律是定量研究金屬材料納米孿生能力的基礎。近年來，人們通過實驗揭示了層錯能對金屬強韌化機制的重要影響，並發現金屬的孿生能力由穩態層錯能與非穩層錯能共同決定。在本項目中，通過廣義層錯能（GSFE）計算，發現一個僅與層錯行為本身相關而對大多數面心立方金屬普適的規律，揭示了層錯/位錯/孿生之間相關聯的本質，並以此為基礎提出了簡化的金屬孿生能力判據和本構關係。借鑑fcc金屬孿晶形成能力判據，建立了適用於hcp金屬基面變形機制的判據。合金化能夠影響變形機制的選擇，基於廣義層錯能及金屬孿生能力判據，考慮了不同合金元素的電子結構特徵極其可能導致的不同合金化效果，預測了材料在特定應力條件下優先發生的變形機制。本研究從理論上理解納米孿晶強韌化效果，有助於實現多尺度強韌金屬設計與製備。
