分子动力学模拟：纳米孪晶对α-钛拉伸强度的影响

《Crystal Research and Technology》：Molecular Dynamics Simulation: Influence of Nanotwins on Tensile Strength of α-Titanium

该研究通过分子动力学模拟系统探究了孪界面对位错运动及力学响应的影响，发现高屈服强度源于界面阻碍、滑移系限制、全位错主导变形及晶粒协同效应。温度升高通过原子应力松弛和界面软化降低平均应力，而应变率差异导致应力分布模式变化，为钛合金设计与极端环境材料研发提供理论支撑。

　　

摘要

本研究利用分子动力学（MD）模拟系统地探讨了孪晶界对位错运动的影响、在不同应变率下的强度响应特性，以及孪晶密度和分布对宏观力学性能的调控作用。研究结果表明，{11-21}<11-26>纳米孪晶模型的高屈服强度源于强烈的界面阻碍、滑移系限制、以位错为主的变形机制以及多晶协同效应的共同作用。在室温下，较低的热振动能量使得位错需要克服更高的局部原子应力障碍；而高温则会引发原子应力松弛和界面软化，从而降低平均应力。在高应变率下，应力分布会扩散到晶粒内部；而在低应变率下，原子应力峰值会集中在孪晶界和位错堆积前沿。这些发现为设计高强度、高韧性的钛合金提供了理论依据，并推动了极端环境材料中纳米孪晶工程的发展。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。