納米銅孿晶的分子動力學模擬研究現狀與展望

郭鑫，楊攀峰，羅建華，盧學峰

(蘭州理工大學 有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730050)

多晶體材料強度與晶粒尺寸之間的關系可用霍爾-佩奇(Hall-Petch)公式來表示，但由于實驗條件的限制，都在微米級晶粒尺寸下研究兩者的關系，而更小晶粒尺寸下的材料性能關系還無法判定，隨著材料制備新技術的研究與探索，發現納米尺度下材料的強度更高(與Hall-Petch公式不符)，因此引發了研究人員廣泛地關注，使其在材料科學領域扮演著越來越重要的角色[1-5]。

納米銅微粒制備技術還不成熟，因此，合成形貌和尺寸可控的銅納米材料已成為研究熱點[6-10]。而實驗之前對其進行計算模擬，可降低實驗成本，鑒于此，本文針對銅孿晶作用機制及其分子動力學模擬研究進行了綜述。

1 孿晶及其作用機理

孿晶是指兩個晶體(或一個晶體兩部分)沿著公共晶面構成鏡面對稱的位向關系，效果是起硬化和降低塑性作用。各種不同類型的晶界中，孿晶界面的優勢在于維持強度、韌性以及導電性能等[11]，可使材料展示出良好的熱學和力學的穩定性，尤其當尺寸減小到納米級別時，界面原子所占的比例變大，孿晶界的作用越發明顯[12]。通過將孿晶界引入納米結構材料，既能作為促進塑性變形的位錯源，又能成為位錯進一步運動的障礙，能同時提升材料的強度和韌性[13]。納米孿晶金屬優異的綜合力學性能在于其獨特的塑性變形方式，位錯-孿晶界的交互作……