轴向拉伸下氮化钛纳米杆变形机制及力学性能的分子动力学研究

本文使用分子动力学软件包lammps并采用第二近邻改进型嵌入原子法(2NNMEAM)模拟了单晶氮化钛纳米杆的轴向拉伸破坏过程，分析了分别沿[100]、[111]晶向的不同截面尺寸、不同拉伸应变率、不同温度下的氮化钛纳米杆的力学性能，详细描述了氮化钛纳米杆拉伸变形过程。研究发现,拉伸晶向、截面尺寸、拉伸应变率及温度均会对TiN纳米杆的拉伸变形过程及屈服强度、弹性模量等力学性能产生不同程度的影响。沿[100]晶向的拉伸，截面尺寸越大，屈服强度越低；而沿[111]晶向，截面尺寸越大，屈服强度越大。应变率越大，屈服强度及屈服应变越大，但对于弹性模量几乎无影响。温度越高，材料的屈服强度、屈服应变及弹性模量越小，断裂应变越大。不同拉伸条件下的氮化钛纳米杆的拉伸过程均包括弹性变形、塑性变形与断裂阶段。[100]晶向的弹性模量都要高于[111]晶向。