Manufaturação industrial
Internet das coisas industrial | Materiais industriais | Manutenção e reparo de equipamentos | Programação industrial |
home  MfgRobots >> Manufaturação industrial >  >> Industrial materials >> Nanomateriais

Transformação de fase anisotrópica na liga de CuZr cristalino B2

Resumo


Partículas de cobre-zircônio de fase B2 (CuZr) são freqüentemente usadas como um agente de intensificação para melhorar a tenacidade do vidro metálico; no entanto, a dependência da orientação de seus comportamentos de transformação de fase sob carregamento permanece obscura. Neste trabalho, simulações por dinâmica molecular de tensão uniaxial e compressão da fase B2 CuZr ao longo de diferentes orientações cristalográficas são realizadas para investigar a resposta mecânica relacionada à orientação e os mecanismos de transformação de fase. Verificou-se que o comportamento mecânico do CuZr exibe uma assimetria de tensão / compressão óbvia, mas seu modo de falha é principalmente a amorfização local. Três diferentes comportamentos de transformação de fase, B2 → FCC, B2 → BCT e B2 → HCP, foram observados em tração e compressão ao longo de [001], e tensão ao longo de [110], respectivamente. As transformações são realizadas por rotação da rede (~ 5 °), deformação uniforme e separação entre as camadas atômicas de Cu e Zr, respectivamente. Antes da falha por amorfização local, a região de transformação de fase pode ser recuperada após o descarregamento, mostrando a superelasticidade.

Introdução


Os vidros metálicos a granel (BMGs) têm atraído considerável atenção devido às suas excelentes propriedades mecânicas e físicas, como alta resistência, elasticidade, alta dureza combinada com excelente resistência à corrosão, etc. [1,2,3,4]. No entanto, eles geralmente falham por fratura frágil catastrófica através de bandas de cisalhamento localizadas [5, 6]. Esta lacuna foi superada até certo ponto em alguns compósitos de vidro metálico a granel à base de CuZr (BMGCs) aprimorados por partículas de CuZr de fase B2 dúctil [3, 7,8,9,10,11]. Além disso, algumas precipitações de CuZr cristalino B2 seriam inerentemente formadas através da cristalização em vidro CuZr sob carregamento, e então sofreriam geminação e deslocamento de deslocamento, induzindo a mudança nas propriedades mecânicas dos BMGs, como foi encontrado no experimento [12]. Para endurecer BMGs com precipitações CuZr de fase B2 e projetar BMGs de alto desempenho, os comportamentos de deformação de CuZr de fase B2 devem ser esclarecidos em primeiro lugar.

O CuZr da fase B2 é um tipo de liga com memória de forma que tem a capacidade de recuperar sua forma original sob condições termo-mecânicas específicas [13, 14], o que é diferente dos materiais cristalinos tradicionais que têm deslizamento de deslocamento ou geminação como o principal mecanismo de deformação [15,16,17]. O cálculo do primeiro princípio baseado na teoria da densidade funcional pode ser usado para estudar o processo de adsorção [18,19,20] e a propriedade interfacial [21, 22], mas não pode ser aplicado para estudar a evolução dinâmica dos comportamentos de transição de fase devido à limitação da escala de cálculo. A simulação de dinâmica molecular (DM) é um método eficaz para estudar as propriedades mecânicas e comportamentos de deformação de materiais [23,24,25,26,27,28,29,30,31]. Sutrakar e Mahapatra investigaram os efeitos das dimensões transversais e da temperatura na transformação de fase em nanofios de Cu-Zr, bem como a assimetria tensão-compressão por simulação MD [32,33,34], e obtiveram alguns resultados valiosos. Por exemplo, a fase B2 inicial é transformada em uma fase tetragonal centrada no corpo (BCT) pela nucleação e propagação de um plano de geminação {100}. Amigo et al. usaram dois tipos de potenciais [35, 36] em suas simulações de MD para investigar os comportamentos de transformação de fase e descobriram que um produz a transformação martensítica de B2 para a estrutura BCT, enquanto o outro não [13].

Sabe-se que a anisotropia dos cristais desempenha um papel importante na deformação dos materiais. Diferentes mecanismos de deformação podem desempenhar papéis dominantes durante a deformação quando a carga é aplicada ao longo de diferentes orientações de cristal [37]. Por exemplo, deslizamento de deslocamento perfeito e geminação são os principais mecanismos de deformação para a nanoindentação em (001) e (111) superfícies de nitreto de vanádio (VN) com um indentador cilíndrico [38, 39], respectivamente, mostrando plasticidade anisotrópica óbvia. Para o nanofio de ferro BCC, a transformação de fase mostra uma dependência intrincada da orientação cristalográfica, ao longo da qual a carga é aplicada, o fio orientado <001> exibe uma transformação BCC → FCC, mas o fio orientado <011> e <111> segue um BCC → Transformação HCP [40]. A matriz de distribuição atômica na estrutura B2 é análoga àquela em uma estrutura BCC, mas há dois tipos de elementos na estrutura B2. A orientação do cristal das partículas de reforço em BMGs é geralmente dispersa, portanto, a direção de carregamento deve ter diferentes influências no efeito de tenacificação das diferentes partículas. Assim, é necessário estudar o comportamento de deformação das partículas de realce com carregamento em diferentes orientações.

Tensão e compressão uniaxial, como dois modos básicos de carregamento geralmente usados ​​para avaliar as propriedades mecânicas fundamentais dos materiais. Neste trabalho, uma série de simulações de MD de tensão uniaxial e testes de compressão de CuZr cristalino B2 ao longo das orientações [001], [110] e [111] são conduzidas para explorar a dependência da transformação de fase na orientação de carregamento e na tensão e compressão (T / C) assimetria.

Métodos


O conhecido método de átomo incorporado (EAM) [41] é selecionado para descrever a força interatômica do sistema Cu-Zr. O potencial EAM tem sido amplamente utilizado para investigar o comportamento mecânico de metais e suas ligas [42,43,44,45,46]. Com base no quadro do EAM, Mendelev e seus colegas identificaram e otimizaram os parâmetros potenciais três vezes em 2007 [35], 2009 [36] e 2016 [47]. Neste trabalho, são utilizados os parâmetros da última versão do potencial interatômico para Cu-Zr [47] desenvolvido em 2016. Esses parâmetros podem produzir energia de falha de empilhamento estável e instável mais realista em comparação com o desenvolvido em 2009 [36], e podem descrever melhor as propriedades do CuZr cristalino.

Três amostras com o carregamento axial z ao longo de [001], [110] e [111] são preparados, respectivamente, como mostrado na Fig. 1. Antes de carregar, um algoritmo de gradiente conjugado (CG) é usado para minimizar a energia do sistema para alcançar um estábulo otimizado configuração. Os testes mecânicos são simulados em temperatura ambiente de 300 K. Em seguida, o sistema é relaxado com o conjunto NPT isotérmico-isobárico em T =300 K por 20 ps para atingir um estado de equilíbrio com condição livre de pressão. Verificou-se que o efeito da taxa de deformação do material nano-policristalino se torna insignificante, pois a taxa de deformação varia na faixa entre 5 × 10 8 e 1 × 10 9 s −1 , portanto, a taxa de deformação é atribuída como 1 × 10 9 s −1 considerando de forma abrangente a precisão e a eficiência do cálculo [48, 49]. Portanto, cada amostra é esticada / comprimida no z - direção a uma taxa de deformação de 10 9 s −1 durante o carregamento; entretanto, o conjunto NPT com Nose / Hoover barostat é empregado [50] para manter a pressão livre em x - e y -instruções. No relaxamento e no estágio de carregamento, as condições de contorno periódicas são aplicadas em x -, y -, e z -instruções.

Amostras com z axial ao longo de a [001], b [110] e c [111], colorido com tipo atômico

A análise de vizinhança comum (CNA) [51], um algoritmo para caracterizar o ambiente estrutural local, é normalmente usada como um método eficaz para classificar os átomos em um sistema cristalino. A distância do segundo vizinho mais próximo em uma estrutura BCC é apenas 15% maior do que a mais próxima; portanto, o método CNA perderia alguma confiabilidade na presença de fortes flutuações térmicas e deformação. Para contornar este problema, o método de correspondência de molde poliédrico (PTM) foi proposto para classificar o ambiente estrutural local das partículas e identificar a estrutura cristalina local de fases condensadas simples (FCC, BCC, HCP, etc.) [52]. Comparado com o CNA [51], o método PTM promete maior confiabilidade na presença de fortes flutuações térmicas e deformações [52]. As estruturas B2 e BCC têm um arranjo atômico análogo; portanto, a estrutura BCC identificada por esse método é, na verdade, a estrutura B2. Após a análise da microestrutura local para os dados obtidos por simulação MD com PTM, os átomos são coloridos de acordo com as seguintes regras:azul para estrutura BCC (B2), verde para estrutura FCC, vermelho para falhas de empilhamento ou estrutura HCP, roxo para cúbico simples (SC) e branco para limites de grão ou núcleos de deslocamento. Deve-se observar que os átomos vermelhos de camada única, camada dupla e multicamadas contínuas são representados como limite duplo, falha de empilhamento e estrutura HCP, respectivamente. As regiões locais contendo átomos vermelhos, verdes, azuis e brancos são amorfos.

Como um método de análise de microestrutura suplementar, o parâmetro de centrossimetria (CSP) é usado para descrever a desordem local [53]. Para cada átomo, o CSP é calculado com a fórmula de fluxo:
$$ \ mathrm {CSP} \ kern0.5em =\ kern0.5em \ sum \ limits_ {i =1} ^ {N / 2} {\ left | {\ mathbf {R}} _ i + {\ mathbf {R}} _ {i + N / 2} \ right |} ^ 2, $$ (1)
onde N = 12 ou 8 é o número dos primeiros vizinhos mais próximos de um átomo central na estrutura FCC ou B2, e R i e R i + N / 2 são os vetores do átomo central para um par particular dos vizinhos mais próximos. O CSP é zero para um átomo cujos vizinhos mais próximos estão em seus locais de rede perfeitos. Se houver um defeito, como uma vacância ou deslocamento nas proximidades de um átomo, o CSP do átomo se tornará muito maior do que o causado pela vibração atômica local. O software aberto Ovito desenvolvido por Stukowski [54] é utilizado para exibir configurações atômicas.

Resultados e discussões

Curvas de tensão-tensão


A Figura 2 mostra a tensão-deformação ( σ - ε ) curvas para CuZr de fase B2 submetido a tensão uniaxial e compressão ao longo de [001], [110] e [111]. Pode-se notar que a tensão é maior do que no experimento [55], porque (1) a escala de tempo usada na simulação MD difere daquela usada no experimento, resultando em uma velocidade de indentação muito maior do que no experimento; e (2) os defeitos, incluindo defeito de ponto, deslocamentos e contornos de grão, etc., não são considerados nas simulações. No estágio inicial, essas curvas se desenvolvem linearmente e, em seguida, mostram tendências diferentes. Após o primeiro pico, essas curvas podem ser divididas em três grupos. No grupo I, as curvas caem rapidamente para níveis baixos de tensão, como compressão ao longo de [110] e [111]. No grupo II, as tensões caem para uma plataforma e flutuam com o aumento da deformação após o primeiro pico, como tensão ao longo [001], [110] e compressão ao longo [001]. As curvas então sobem para seus segundos picos antes da queda abrupta final. No grupo III, a curva cai rapidamente para níveis baixos de estresse e, em seguida, flutua em um padrão de ziguezague, como a tensão ao longo [111]. Antes do primeiro pico, as amostras permanecem na estrutura B2 e nenhum deslocamento de deslocamento óbvio e geminação podem ser observados, o que pode ser considerado como a deformação elástica. No estágio linear elástico, o módulo de Young E pode ser obtido ajustando a inclinação de cada curva no intervalo de 0,00 < ε <0,02, e listados na Tabela 1, onde pode ser visto que a orientação [001] é a mais suave e [111] é a mais rígida. Isso está de acordo com os resultados do ferro BCC a granel [40]. O E da amostra sob compressão é maior do que sob tensão exceto pela orientação [001], em consistência com a observada no cristal único de Cu [56], que deve ser atribuída ao maior atrito sob compressão [56]. O resto das curvas no estágio elástico sob compressão desviam-se obviamente daquelas sob tensão, o que deve ser atribuído à tração assimétrica e natureza compressiva do potencial interatômico [57]. Após o primeiro pico, não está claro se a deformação deve ser atribuída a deslizamento de deslocamento ou transformação de fase; portanto, esta região não pode ser vista como assimetria T / C inelástica ou plástica, o que difere de trabalhos de outros [57,58,59]. Na seção de escoamento, os mecanismos de deformação da amostra submetida a carregamentos ao longo de diferentes direções serão discutidos em detalhes.

σ - ε curvas de amostras sob tensão (T) e compressão (C). a [001], b [110] e c [111]

Comportamento de falha


A Figura 3 mostra as estruturas atômicas e as funções de distribuição radial (RDFs) das amostras submetidas à compressão ao longo de [110] e [111], cujos σ - ε curvas podem ser vistas na Fig. 2 rotuladas como [110] C e [111] C. A Figura 3a, d mostra as amostras iniciais [110] e [111] após o relaxamento a 300 K, onde pode ser visto que os átomos são na estrutura B2. Quando ε for aumentado para 0,115 ou 0,125 para [110] C e [111] C, respectivamente, a região com estruturas mistas aparece, como mostrado na Fig. 3b, f. A estrutura na área mista é definida como uma fase mista. A nucleação da fase mista corresponde ao estágio de queda rápida das curvas [110] C e [111] C na Fig. 2b, c, que é marcada com setas. Portanto, a transformação da estrutura local de B2 para uma fase mista causa a rápida queda do estresse. No estágio de escoamento, a variação da fração de volume da fase mista é o principal mecanismo para acomodar mais deformações, as estruturas locais nas amostras sob compressão ao longo de [110] e [111] em ε =0,25 são mostrados na Fig. 3c, g, respectivamente. Para especificar a estrutura na região mista, a função de distribuição radial ( RDFs ), g ( r ), das amostras sob compressão ao longo de [110] e [111] em diferentes deformações são mostradas na Fig. 3d, h. Os picos do g ( r ) das amostras em ε =0 e ε =0,25 são nítidos, indicando que ainda mantêm a característica cristalina. Enquanto os picos do g ( r ) para as regiões mistas, isto é, a amostra sem regiões B2, são rombas, exceto as primeiras, indicando que a região mista está em um estado amorfo. O algoritmo de extração de deslocamento (DXA) [60] também é usado para detectar se há qualquer nucleação de deslocamento e não encontrar deslocamentos óbvios ao longo do processo de deformação. Portanto, a amorfização da fase B2 é conduzida para ser o modo de falha principal, resultando na queda rápida, marcada com setas na Fig. 2b, c.

Configurações atômicas e RDFs de amostras sob compressão. a - d Junto [110] e e - h ao longo de [111]

A Figura 4 mostra as configurações atômicas após a deformação de queda rápida (deformação de falha) das amostras sob tensão ao longo de [001], [110] e compressão ao longo de [001], cujo σ - ε as curvas pertencem ao grupo II. Pode-se observar na Fig. 4 que se formam regiões mistas, semelhante ao grupo I, indicando que a amorfização também é o principal modo de falha (Fig. 4). No entanto, essas regiões misturadas são circundadas por átomos verdes e vermelhos (estrutura FCC e HCP), que é diferente da estrutura B2 na Fig. 3. Essa diferença indica que a fase mista é transformada da estrutura B2 sob compressão na Fig. 3, mas do FCC para a amostra [001] sob tensão e compressão e do HCP para a amostra [110] sob tensão.

Configurações atômicas em amostras na cepa de falha. a Sob tensão ao longo de [001], b sob tensão ao longo de [110], e c sob compressão ao longo de [111]

Transformações de fase


A Figura 5 mostra o σ - ε curva da amostra [001] sob tensão, onde também são exibidas as microestruturas em pontos típicos (marcados com A, B, ..., G). Os átomos no ponto A ( ε =0,079) estão na estrutura B2, indicando que antes de ε =0,079 a deformação na amostra é elástica. No entanto, a transformação local de B2 para FCC ocorre, conforme mostrado na inserção de ε =0,082 na Fig. 5, resultando na primeira queda rápida (A → B) para ε =0,082, onde a liberação da energia elástica armazenada devido à redistribuição da configuração atômica fornece a energia para a necessidade da transformação de fase. No estágio de fluxo de B → F, a energia elástica armazenada é posteriormente liberada conforme a transformação de fase continua, levando à redução do estresse. A estrutura local da amostra torna-se FCC completamente em ε =0,242 (ponto E). E a estrutura continua mudando entre os pontos E e F, mas a tensão continua caindo com o aumento da deformação. Para revelar a mudança da microestrutura, a distribuição de g ( r ) e a variação do número de átomos ( N ) contra CSP ( N - CSP ) da amostra em ε =0,242, 0,254 e 0,267 (entre os pontos E e F) são calculados e mostrados na Fig. 6a, b, respectivamente, onde a altura de cada pico aumenta com o aumento da deformação, indicando que o sistema se torna mais compacto.

σ-ε curva da amostra sob tensão ao longo de [001], colorida com a estrutura local, com azul, verde e vermelho representando as fases B2, FCC e amorfa, respectivamente

a RDF , b N - CSP parcelas de amostra sob tensão ao longo de [001]. c - e Distribuição de CSP na amostra em diferentes cepas

Para caracterizar se um átomo é parte de uma rede perfeita ou um defeito local, por exemplo, um deslocamento ou falha de empilhamento, ou uma superfície, o CSP [53] dos átomos com o número de vizinhos mais próximos da estrutura FCC ( N =12) são calculados, conforme mostrado na Fig. 6c – e. E um CSP maior significa um desvio maior da rede perfeita [17]. Pode ser visto na Fig. 6b que o número de átomos com CSP <1 aumenta com o aumento da deformação, o que também pode ser visto de forma mais intuitiva a partir da distribuição de CSPs de átomos na Fig. 6c-e. É diferente dos resultados comuns que geralmente CSP não diminuiria com o aumento da deformação. Portanto, os principais comportamentos de deformação nesta fase também devem ser atribuídos à transformação de fase de FCC imperfeito para FCC perfeito. Na fase de escoamento, a amostra com estruturas FCC é alongada, e o estresse aumentará até atingir o segundo limite de escoamento. Em seguida, a curva cai abruptamente, correspondendo à amorfização local ao invés da nucleação de deslocamento ou escorregamento.

Para ilustrar a transformação de fase do material durante a deformação, a Fig. 7 mostra alguns yoz fatias da amostra [001] sob tensão em diferentes cepas. As linhas tracejadas horizontais e verticais são usadas como referências para identificar se as estruturas atômicas giram e se desviam. Com o aumento de ε de 0,0 a 0,079, os átomos encontram-se em linhas paralelas aos eixos horizontal e vertical, indicando que são da estrutura local B2. No entanto, a matriz atômica na Fig. 7b muda para aquela na Fig. 7c como ε de 0,079 a 0,119 quando algumas estruturas B2 se transformam na estrutura FCC. O ângulo entre os arranjos muda de 90 ° na Fig. 7b para a estrutura B2 para ~ 85 ° na Fig. 7c para a estrutura FCC com a orientação da rede desviando do eixo vertical em 5 ° no sentido horário, mas o arranjo atômico da estrutura B2 não muda obviamente e não tem rotação óbvia. Durante 0,119 < ε < 0,190, a área FCC aumenta e a matriz de átomos verdes gira gradualmente no sentido anti-horário. Em ε =0,242, toda a estrutura B2 se transforma em estruturas FCC, como mostrado na Fig. 7e, onde as três orientações da rede tornam-se quase paralelas com os três eixos respectivamente, mas ainda há um desvio marcado, indicando que a estrutura FCC não é perfeita, o que é em consistência com o mostrado na Fig. 6c. No estágio de fluxo, a matriz atômica tende regularmente, como mostrado na Fig. 7f em ε =0,267, que é reconhecido como um plano {110} da estrutura FCC, com sua orientação de cristal nas direções horizontal e vertical alterada de [010] e [001] da estrutura B2 para <110> e <001> da estrutura FCC.

yoz fatias de [001] amostra sob tensão em diferentes cepas, coloridas com uma estrutura de rede local, com azul, verde e vermelho representando as fases B2, FCC e amorfa, respectivamente

A simulação para a resposta da amostra (100) durante o descarregamento de diferentes tensões máximas de tração ( ε máximo =0,1, 0,2 e 0,3, respectivamente) são realizados, e o σ - ε curvas são mostradas na Fig. 8. Pode-se observar que o descarregamento σ - ε curvas entre ε =0,266 e ε =0,056 não se sobrepõem à curva de carregamento, mas podem se encontrar com o elástico σ - ε curva em ε =0,056 e depois retornar à origem ao longo do elástico σ - ε curva, exibindo a característica superelástica. Os caminhos de carga e descarga formam loops de histerese, que devem ser atribuídos aos diferentes caminhos de encaminhamento e transformações de fase inversa.

Carregando e descarregando σ - ε curvas de tensão ao longo [001] de diferentes deformações

O σ - ε curva da amostra [001] sob compressão tem uma tendência semelhante, conforme mostrado na Fig. 9a, que pode ser dividida em quatro estágios:(1) σ aumenta linearmente com o aumento da deformação; (2) σ cai para um platô; (3) σ aumenta linearmente com uma inclinação maior para o segundo pico conforme o aumento da deformação; (4) σ cai drasticamente para o segundo platô. Ao analisar as estruturas locais com PTM, pode-se descobrir que a maioria dos átomos são identificados como estrutura B2 antes de atingir o segundo pico, exceto alguns átomos espalhados que são identificados como outra estrutura local, como mostrado na Fig. 9a. No entanto, de acordo com o entendimento anterior, uma mudança repentina no σ - ε curvas geralmente correspondem à mudança da microestrutura. Para confirmar ainda mais, o N - CSP os gráficos são calculados e mostrados na Fig. 9b, em que o CSP para cada átomo em diferentes cepas é calculado com os vizinhos mais próximos da estrutura B2 ( N =8). Quando ε =0, o CSP de átomos é maior que 0, mas menor que 1, devido ao efeito da temperatura, o que implica que os átomos estão em perfeita estrutura B2. Com o aumento de ε , os átomos podem ser divididos em dois grupos por seus CSPs:CSP <1 e 5 ε < 0,121, os CSPs nos segundos picos são os mesmos, mas o número de átomos neste CSP o alcance aumenta e tende a ficar estável, indicando a formação de novas fases ou defeitos (como falha de empilhamento). O CSP no segundo pico diminui com o aumento adicional de ε , ou seja, a segunda onda se move para a esquerda. A Figura 10 mostra a evolução do comprimento da ligação em uma célula unitária em diferentes cepas. Em ε =0, oito átomos de Cu nos vértices e um átomo de Zr no centro do corpo formam a estrutura B2. A relação entre os parâmetros de rede é a = b = c . Com o aumento de ε , o comprimento da ligação em xoy o plano aumenta, mas isso em xoz diminuições de avião. Calculando a deformação nas outras duas direções durante o carregamento, pode-se descobrir que as deformações nas outras duas direções são idênticas antes dos segundos picos. Portanto, os comprimentos das ligações ao longo de x- e y - as direções devem ser idênticas e maiores do que ao longo do z -direção. A relação entre os parâmetros de rede torna-se a = b > c . Essas matrizes de átomos podem ser reconhecidas como estrutura BCT. Em conclusão, a transformação de uma estrutura B2 em estrutura BCT é o principal mecanismo de deformação para a amostra [001] sob compressão.

Respostas da amostra [001] sob compressão. a σ-ε curva e configurações atômicas típicas, com átomos coloridos com estruturas locais identificadas por PTM. b N - CSP tramas

Evolução do comprimento da ligação para a amostra [001] sob compressão, com ligações coloridas com seu comprimento

A Figura 11a mostra a resposta da amostra [110] sob tensão. O primeiro pico (ponto A) corresponde ao limite de rendimento da estrutura B2, então alguma estrutura local B2 se transforma na estrutura HCP, resultando na queda acentuada. Com o aumento de ε , a tensão diminui até o ponto C quando a amostra é totalmente transformada em HCP. Figura 11b, c é o xoy fatias de uma camada em ε =0 e 0,150, respectivamente, onde se pode ver que no estágio inicial os átomos de Cu e Zr estão em uma camada atômica idêntica (Fig. 11b). No entanto, os átomos de Cu e Zr são separados em camadas adjacentes em ε =0,150 (Fig. 11c), que resulta na transformação de fase de B2 para HCP. Então, com o aumento de ε , σ aumenta com uma inclinação menor do que no estágio linear inicial até o ponto D, seguido por uma queda acentuada para um nível de baixa tensão, correspondendo a falha devido à amorfização local.

a Comportamento de deformação da tensão ao longo de [110], colorido com PTM. b , c Fatias atômicas em xoy plano em ε =0 e 0,150, respectivamente

Conclusões


Neste trabalho, as respostas e a transformação de fase de amostras CuZr submetidas à tensão uniaxial e compressão ao longo de [001], [110], [111] orientações são estudadas respectivamente usando simulações de dinâmica molecular, fazendo uso do potencial interatômico mais recente, a partir do qual o as seguintes conclusões principais podem ser tiradas:
  1. 1.
    As respostas mecânicas das amostras CuZr sob tensão e sob compressão exibem assimetria óbvia, e seu principal mecanismo de falha deve ser a amorfização local.
  2. 2.
    Existem três tipos de transformações de fase:B2 → FCC, B2 → BCT e B2 → HCP em tração e compressão ao longo de [001] e tensão ao longo de [110].
  3. 3.
    As transformações de fase B2 → FCC, B2 → BCT e B2 → HCP são realizadas por mecanismos únicos, respectivamente, que são rotação da rede (~ 5 °), deformação uniforme e separação da camada atômica de Cu e Zr para cada uma.
  4. 4.
    A região de transformação de fase pode ser recuperada após o descarregamento antes da amorfização local, mostrando a superelasticidade.

Os resultados são importantes para a exploração das propriedades mecânicas e mecanismos de deformação do CuZr nanocristalino, e para as aplicações de partículas de CuZr nanocristalino como um agente de intensificação para melhorar a tenacidade do vidro metálico.

Disponibilidade de dados e materiais


Os conjuntos de dados usados ​​ou analisados ​​durante o estudo atual estão disponíveis junto ao autor correspondente, mediante solicitação razoável.

Abreviações

BCC:

Cúbico centrado no corpo
BCT:

Corpo-centrado-tetragonal
BMG:

Vidros metálicos a granel
BMGC:

Compósitos de vidro metálico a granel
CG:

Gradiente conjugado
CNA:

Análise de vizinho comum
CSP:

Parâmetro de simetria centro
Cu:

Cobre
CuZr:

Cobre-zircônio
DXA:

Algoritmo de extração de deslocamento
EAM:

Método de átomo incorporado
FCC:

Cúbico centrado no rosto
HCP:

Hexagonal fechado
MD:

Dinâmica Molecular
NPT:

Número constante de partículas, pressão e temperatura
PTM:

Correspondência de modelo poliédrico
RDF:

Função de distribuição radial
T / C:

Tensão e compressão
VN:

Nitreto de vanádio
Zr:

Zircônio
ε :

Variedade
σ :

Estresse

Nanomateriais

  1. Placa LIGA 31
  2. EN 12163 Grau CuZr TH
  3. ASTM Alloy 20 tratado termicamente
  4. Liga de Expansão Controlada Liga 42
  5. Placa de LIGA 1.4547
  6. Liga 718
  7. EN 12166 Grau CuZr M
  8. UNS R56410
  9. AA 2014 T3511
  10. AA 2219 T3