《非晶/納米晶複合材料原子尺度塑性機制》是依託中國科學院力學研究所，由王雲江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非晶/納米晶複合材料原子尺度塑性機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王雲江
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬玻璃是一類具有優異力學、物理、化學性質的新型材料。但該材料缺乏明顯室溫拉伸塑性，阻礙其作為工程結構材料的套用。實驗發現，納米尺寸的非晶/晶體複合材料兼具超高強度和良好的拉伸塑性，為金屬玻璃的套用提供了一條新途徑。但是，其良好塑性的微觀機制並不清楚。由於實驗技術在納米尺度的困難，本項目將基於跨時間尺度分子動力學探索非晶/納米晶複合材料的塑性原子根源。提出納米非晶在複合材料中的‘形變擴散器’作用並建立相應擴散方程，建議該機製作為調解晶體位錯塑性，導致納米複合材料均勻形變的根源。基於實驗室時間尺度的原子模擬，認識納米晶體對非晶剪下帶的抑制，非晶流變單元結構和動力學，位錯與非晶-晶體異質相界面相互作用，尺寸效應等。從基本的物理規律出發認識納米複合材料形變。該項目擬揭示非晶/納米晶複合材料微觀結構-巨觀力學性能的內在聯繫，指導設計具有更優異性能組合的非晶複合材料，推動其作為工程結構材料的套用。
結題摘要
非晶合金與納米金屬作為一類典型的高強度新型金屬結構材料，具有巨大的套用潛力，但是這兩種材料都存在拉伸塑性及其有限的缺陷，從而阻礙了其進一步的工程套用。提高塑性對應的核心科學問題為非晶、納米晶材料的原子級變形機理及其調控。本項目圍繞兩類材料的塑性變形機理，開展大規模的分子動力學模擬，以及蠕變、應力鬆弛、內耗實驗，結合彈塑性理論模型構建，解析該類材料的原子級塑性機理。項目在非晶變形的熱力學熵焓補償、剪脹效應、滯彈性變形理論、剪下帶形核機理；納米晶體的蠕變和應力鬆弛、斷裂、晶界位錯形核的原子機理和跨時間尺度計算機模擬等研究方向取得了重要進展，從而在原子尺度明晰了納米晶和非晶材料的變形行為，為理解和調控該類材料的拉伸塑性提供了有益參考。在項目支持下，團隊共發表SCI論文12篇，包括JMPS (1)/Acta, Scr. Mater. (3)/PRB (5)等力學、材料、物理領域的經典期刊，在國內外微納米力學領域產生了一定的影響。
