Fe-Ni多層薄膜力學(xué)性能尺寸效應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、薄膜材料的微觀性能研究對(duì)于薄膜材料的廣泛應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)意義，如何正確的表征薄膜材料的微觀性能已經(jīng)成為目前薄膜材料的研究熱點(diǎn)之一。本文是采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，對(duì)Fe/Ni多層薄膜模型進(jìn)行單向拉伸模擬，探索相同調(diào)制比以及不同調(diào)制比下的Fe/Ni多層薄膜的屈服應(yīng)力與薄膜組元單層厚度的關(guān)系，并對(duì)拉伸過程中的Fe/Ni多層薄膜的微觀結(jié)構(gòu)演變以及強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了分析。本論文主要研究結(jié)果如下：
　　1、通過對(duì)相同調(diào)制比的Fe/Ni多層薄膜的

2、拉伸模擬結(jié)果分析表明：Fe/Ni多層薄膜的屈服應(yīng)力對(duì)薄膜組元單層厚度的變化有著明顯的尺寸依賴性，呈現(xiàn)這種尺寸依賴性的主要原因是由于其變形機(jī)制發(fā)生了變化。Fe/Ni多層薄膜的屈服應(yīng)力隨著組元單層厚度的變化可大致分為三個(gè)階段，在單層組元厚度大于15.18 nm時(shí)，薄膜的屈服應(yīng)力隨著組元單層厚度的減小而增大，服從經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系，變形機(jī)制為位錯(cuò)塞積機(jī)制；在組元特征尺寸為10.6 nm￣15.18 nm時(shí)，薄膜的屈服應(yīng)力不再隨著特

3、征尺寸的減小而增大，在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，此時(shí)的變形機(jī)制為位錯(cuò)弓出機(jī)制；當(dāng)組元特征尺寸進(jìn)一步減小時(shí)，屈服應(yīng)力隨著特征尺寸的減小而減小，呈現(xiàn)出反Hall-Petch關(guān)系，此時(shí)薄膜的變形機(jī)制為位錯(cuò)貫穿界面機(jī)制。
　　2、對(duì)不同調(diào)制比的Fe/Ni多層薄膜拉伸模擬結(jié)果顯示，當(dāng)Ni組元單層厚度保持不變，F(xiàn)e組元厚度變化時(shí)，F(xiàn)e組元內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨著Fe組元單層厚度的減小逐漸無序化，尺寸越小，無序化程度越深，說明Fe/Ni多層薄膜結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e組元率先