Temperatuur- en drukafhankelijkheid van de elastische eigenschappen van enkelvoudige tantaalkristallen onder <100> trekbelasting:een onderzoek naar moleculaire dynamiek

Abstract

Atomistische simulaties kunnen inzicht verschaffen in fysische mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de mechanische eigenschappen van het overgangsmetaal Tantaal (Ta). Met behulp van de moleculaire dynamica (MD) methode worden temperatuur- en drukafhankelijkheden van de elastische eigenschappen van Ta-monokristallen onderzocht door middel van <100> trekbelasting. Allereerst wordt een vergelijkende studie gemaakt tussen twee soorten embedded-atom methode (EAM) potentialen in termen van de elastische eigenschappen van Ta-monokristallen. De resultaten laten zien dat Ravelo-EAM (Physical Review B, 2013, 88:134101) potentieel zich goed gedraagt bij verschillende hydrostatische drukken. Vervolgens laten de MD-simulatieresultaten op basis van het Ravelo-EAM-potentieel zien dat Ta een faseovergang van het lichaam gecentreerd-cubic (BCC) naar face-centered-cubic (FCC) zal ervaren vóór breuk onder <100> trekbelasting bij een temperatuur van 1 K en modelgrootte en reksnelheid hebben geen duidelijke effecten op het trekgedrag van Ta. Vervolgens kan uit de simulatieresultaten bij een systeemtemperatuur van 1 tot 1500 K worden afgeleid dat de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ lineair afnemen met de toenemende temperatuur, terwijl de vloeispanning afneemt met een kwadratische polynoomformule. Ten slotte wordt de drukafhankelijkheid van de elastische eigenschappen uitgevoerd van 0 tot 140 GPa en de waarnemingen tonen aan dat de elasticiteitsmodulus toeneemt met de toenemende druk in het algemeen.

Achtergrond

Over het algemeen behoort tantaal (Ta) tot de BCC-structuur bij omgevingscondities. Op dit moment heeft talrijke literatuur aangetoond dat Ta-eenkristallen een uitstekende fasestabiliteit [1,2,3] onder hoge drukken vertonen. Bovendien heeft Ta een zeer hoge smelttemperatuur van 3269 K bij omgevingsdruk, die hoger is dan de meeste andere metalen [4]. Vanwege zijn uitstekende eigenschappen is Ta een ideaal materiaal voor veel technologische toepassingen, zoals diffusiebarrière in micro-/nano-elektronica, slijtvaste coatings en superlegeringen bij hoge temperaturen.

De laatste tijd is er zowel in experimentele [2, 5,6,7] als theoretische [8,9,10,11,12,13,14] velden veel energie gestoken in de eigenschappen van hoge druk en hoge temperatuur van Ta. Dewaele et al. [5] bestudeerde de effecten van druk op de vloeigrens van Ta in een diamant-aambeeldcel (DAC) tot 93 GPa, en de DAC-experimenten toonden ook aan dat de BCC-structuur stabiel bleef tot 135 GPa [2]. Bovendien simuleerde Shigeaki [8] de toestandsvergelijking (EOS) van Ta tot 100 GPa en 3000 K met behulp van DFT. Wu et al. [9] onderzocht de elastische en thermodynamische eigenschappen van Ta bij hoge drukken tot 350 GPa. Ondertussen, Škoro et al. [6, 7] mat de vloeigrens en Young's modulus van Ta bij zeer hoge temperaturen tot respectievelijk 2250 en 2500 K. Gu et al. [10] voerde een onderzoek uit naar de hogedrukstructuur en elastische eigenschappen van de kubieke Ta tot 500 GPa met behulp van de eerste-principesmethode. Het blijkt dat de elastische constanten als functie van de druk, en dat de massa, Young's en afschuifmodulus van Ta allemaal toenam met de toenemende druk.

Naast DAC-experimenten en DFT-berekeningen zijn er ook veel studies bij hoge temperatuur en hoge druk op het gebied van MD-simulaties [15,16,17,18]. Liu et al. [15] gebruikte het uitgebreide Finnis-Sinclair-potentieel (EFS) en onderzocht thermische EOS en smelteigenschappen van Ta bij drukken tot 400 GPa. Trouwens, Tramontina et al. [16, 17] bestudeerden de effecten van kristaloriëntatie op plasticiteitsmechanismen bij hoge drukken. Ze bespraken ook de invloed van schoksterkte en schokstijgtijd op hun microstructuren. Verder hebben Ruestes et al. [18] voerde inkepingssimulaties uit voor BCC Ta met behulp van drie verschillende interatomaire potentialen en presenteerde de defectmechanismen die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan en uitzetten van de plastische vervormingszone.

Ondanks de talrijke onderzoeken hierboven, is er geen systematische atomistische simulatiestudie geweest van de dynamische respons van Ta onder trekbelasting met behulp van MD-simulaties. Het belangrijkste doel van dit werk is om de elastische eigenschappen van Ta-eenkristallen onder <100> trekbelasting te onderzoeken, rekening houdend met de effecten van grootte, reksnelheid, temperatuur en druk. Daarnaast is het een ander doel van dit werk om te begrijpen of een faseovergang kan worden geïnduceerd door <100> trekbelasting.

Methoden/experimenteel

Fysieke modellering

Zoals getoond in Fig. 1 worden de Ta-kuub die in dit artikel wordt onderzocht gegenereerd door een BCC-eenheidscel te herhalen langs de oriëntaties <001>, <010> en <100> en de roosterparameters zijn a = b = c = 3.301 Å, respectievelijk. Vier kubusvormige modellen met verschillende randlengtes, waaronder 12a (3,96 nm), 18a (5,94 nm), 24a (7,92 nm) en 30a (9,90 nm), zijn geconstrueerd. Het overeenkomstige aantal atomen is respectievelijk 3456, 11.664, 27.648 en 54.000. Afbeelding 1 toont de schetskaart van Ta cubic met een randlengte van 3,96 nm, wat de originele structuur is in onze huidige simulaties.

BCC-structuur en schetskaart van de Ta-kubus met een randlengte van 3,96 nm. De schetskaart is de originele structuur in onze huidige simulaties

MD-simulatiedetails

Onze MD-simulaties die in dit artikel worden gerapporteerd, worden uitgevoerd met behulp van de grootschalige atomaire/moleculaire massaal parallelle simulator (LAMMPS) [19]. Tijdens het proces van MD-simulatie wordt de externe kracht die op Ta-atomen wordt uitgeoefend, berekend volgens de interatomaire potentiële functies tussen die atomen. In deze studie worden twee verschillende interatomaire potentialen beschouwd:de EAM-potentiaal van Zhou et al. [20] en Ravelo et al. [21], respectievelijk. Beide potentialen zijn toegepast bij het reproduceren van enkele elastische eigenschappen van Ta die in tabel 1 worden vermeld. Voor de eenvoud worden ze Ravelo-EAM- en Zhou-EAM-potentialen genoemd.

Het elastische gedrag van structuren met kubische symmetrie wordt volledig beschreven door hun elastische constanten, C ₁₁ , C ₁₂ , en C ₄₄ . De oriëntatie-afhankelijke elasticiteitsmodulus voor <100>, <110> en <111> eenkristallen wordt berekend met behulp van de verschillende vergelijkingen [18]. In ons werk worden MD-simulaties uitgevoerd om de effecten op de elasticiteitsmodulus onder <100> trekbelasting te bestuderen. Daarom concentreren we ons op de elasticiteitsmodulus voor <100 > oriëntatie en nemen we de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ rekening houden. Daarom beschouwen we de elastische constanten C ₁₁ en C ₁₂ evenals de volgende vergelijking [22]:

$$ {E}_{100}=\frac{\left({C}_{11}-{C}_{12}\right)\left({C}_{11}+2{C}_ {12}\right)}{\left({C}_{11}+{C}_{12}\right)} $$ (1)

Over het algemeen zijn er drie methoden om de elastische constanten van MD te berekenen, waaronder de stress-fluctuatiemethode, de stam-fluctuatiemethode en de directe methode. In het huidige werk is de directe methode die vergelijkbaar is met die van Gao et al. [23] wordt gebruikt om de elastische constanten C . te berekenen ₁₁ en C ₁₂ voor twee soorten EAM-potentialen, zoals weergegeven in Afb. 2.

Drukafhankelijkheid van de elastische constanten van C ₁₁ en C ₁₂ op basis van de onderzochte mogelijkheden. een Zhou-EAM. b Ravelo-EAM. In het huidige werk hebben we de directe methode gebruikt om de elastische constanten C . te berekenen ₁₁ en C ₁₂ voor twee soorten EAM-potentialen. De C11/C12-drukcurven voor twee potentialen worden weergegeven in a en b , respectievelijk

Uit figuur 2a blijkt dat de verkregen krommen van beide C ₁₁ en C ₁₂ gebaseerd op het Zhou-EAM-potentieel kan niet soepel blijven met de toenemende druk tot 140 GPa. Er is een overgangspunt bij de druk van ~ 40 GPa, d.w.z. C ₁₁ = C ₁₂ , waarbij de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ zal nul zijn volgens Vgl. (1). Bovendien, E ₁₀₀ zal een negatieve waarde geven van de druk hoger dan 40 GPa, wat verdacht is en in strijd is met de theoretische en experimentele resultaten [24, 25]. Daarom presteert het Zhou-EAM-potentieel slecht in het hier beschouwde bereik. Laten we vervolgens de haalbaarheid onderzoeken van het Ravelo-EAM-potentieel uit de MD-simulatieresultaten van C ₁₁ en C ₁₂ gebaseerd op het Ravelo-EAM-potentieel afgebeeld in figuur 2b. Numerieke resultaten laten zien dat hoe hoger de druk, hoe groter de waarden van beide C ₁₁ en C ₁₂ , wat goed overeenkomt met de trend van de elastische constanten die veranderen met drukken door middel van DFT-berekeningen [9, 25]. Ondertussen zijn de resultaten die zijn berekend met behulp van het Ravelo-EAM-potentieel opmerkelijk hetzelfde als de waarden die zijn gerapporteerd door Ruestes et al. [18]. De Ravelo-EAM-potentiaal gedraagt zich goed onder hoge druk en kan tegelijkertijd ook de elastische en mechanische eigenschappen van Ta onder dynamische vervorming beschrijven [26]. Daarom zullen we onze simulaties uitvoeren op basis van het Ravelo-EAM-potentieel in de volgende secties.

Na geometrische constructie voeren we een reeks relevante MD-simulaties uit. Tijdens de MD-simulaties worden de periodieke randvoorwaarden (PBC) gebruikt in alle drie de richtingen van de kubische modellen. De tijdstap is ingesteld op 1 fs en de systeemtemperatuur is ingesteld op 1, 300, 600, 900, 1200 en 1500 K om de temperatuurafhankelijkheid van elastische eigenschappen van Ta te onderzoeken. Eerst wordt het model ontspannen over een relaxatieproces van 50 ps met behulp van een canonieke ensemble (NVT) MD-simulatie, zodat het systeem in het lokale potentiële minimum ligt. Vervolgens gebruikte het isothermische-isobare (NPT) MD-simulatie om een gespecificeerde hydrostatische druk van 0 tot 140 GPa te garanderen om de effecten van druk op de elastische eigenschappen van Ta te bestuderen [27]. Ten slotte een trekbelasting met een reksnelheid variërend van 5 × 10⁸ s^− 1 tot 7,5 × 10⁹ s^− 1 [28, 29] wordt toegepast in de x-richting van Ta kubisch. Ondertussen wordt NPT-simulatie uitgevoerd in de y- en z-richtingen bij dezelfde druk die in de tweede stap wordt toegepast. Daarom is de hier berekende elastische modulus voor <100> oriëntatie. Voor alle MD-simulaties worden de modellen uitgerekt tot een rek van 15% in de x-richting door <100> trekbelasting.

Resultaten en discussie

Uitrekproces

Tijdens het uitrekken worden de gesimuleerde configuraties gevisualiseerd met behulp van het wetenschappelijke softwarepakket Open Visualization Tool (OVITO) [30]. De spanning-rekcurve van Ta onder <100> uniaxiale trekspanningen bij nuldruk en de overeenkomstige atomaire configuraties met verschillende spanningen worden getoond in Fig. 3.

Spanning-rekcurve van Ta bij nuldruk en de bijbehorende configuraties met verschillende spanningen. Opmerkingen:blauwe, groene en witte ballen komen respectievelijk overeen met BCC, FCC en andere roosterstructuren

Zoals weergegeven in figuur 3, kan uit de spanning-rekcurve worden geconcludeerd dat het oppervlak nabij de configuratie (IV) breekt. Aan het begin van de uniaxiale trekspanningen verandert de spanning typisch lineair met de spanning en figuur 3I laat zien dat de atomaire configuraties BCC-structuren behouden. Naarmate de stam toeneemt, begint de faseovergang van BCC naar FCC-structuren bij de stam van ~ -7,4% en voltooit deze bij de stam van ~ ~9,8%, zoals weergegeven in respectievelijk Fig. 3II, II. En deze FCC-structuren behouden het maximum vóór de eerste oppervlaktebreuk. Wanneer de spanning ~ -13,1% is, nemen de randlengten van de y- en z-richtingen abrupt af, wat resulteert in oppervlaktebreuk. Ondertussen is het opmerkelijk dat clusters in een zeer korte tijd plaatsvinden, zoals weergegeven in figuur 3IV. Onder continue uniaxiale vervorming blijft de atomaire configuratie streepachtig totdat de rek ~ -13,3% is, wat wordt weergegeven in Fig. 3V.

In dit artikel concentreren we ons op de afhankelijkheid van trekeigenschappen van modelgrootte, reksnelheid, temperatuur en druk, zoals besproken in deze sectie. Theoretisch wordt het model lineair uitgerekt in de elastische vervormingsfase en wordt de elasticiteitsmodulus gedefinieerd als de helling van het lineaire gedeelte van de spanning-rekcurve. Er kan worden vastgesteld dat alle modellen hetzelfde rekproces hebben en dat de spanning-rekcurves dezelfde variatietendensen hebben. Daarom gebruiken we dezelfde benadering om de elasticiteitsmodulus van Ta van verschillende modelgroottes en reksnelheden te verkrijgen.

Afhankelijkheid van grootte en reksnelheid

Tabel 2 geeft een overzicht van de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning van de verschillende modelgroottes bij een temperatuur van 1 K en de reksnelheid van 5 × 10⁸ s^− 1 . Er kan gemakkelijk worden geconcludeerd dat modelgroottes geen effecten hebben op de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning van Ta. Dit is heel gemakkelijk uit te leggen dat de elasticiteitsmodulus de interactie tussen atomen beschrijft, terwijl de elasticiteitsmodulus niet varieert met de modelgroottes. Uit tabel 2 blijkt dat de elasticiteitsmodulus ~ 139 GPa is, opmerkelijk hetzelfde als het simulatieresultaat van 140 GPa [18].

Volgens de bestaande refs. [28, 29], de meeste stamsnelheden variëren van 10⁸ s^− 1 tot 10¹⁰ s^− 1 . In dit artikel worden vier reksnelheden geselecteerd om treksimulaties uit te voeren, waaronder 5.0 × 10⁸ s^− 1 , 7,5 × 10⁸ s^− 1 , 5.0 × 10⁹ s^− 1 , en 7,5 × 10⁹ s^− 1 . Tabel 3 geeft een overzicht van de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning bij een temperatuur van 300 K en bij verschillende reksnelheden. Er kan gemakkelijk worden geconcludeerd dat de reksnelheid geen duidelijke effecten heeft op de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning.

Ondertussen simuleren we ook de effecten van modelgrootte en reksnelheid op de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning onder verschillende temperaturen en drukken. Deze simulaties komen tot dezelfde conclusie. Daarom gebruiken we dezelfde modelgrootte van 3,96 nm en dezelfde reksnelheid van 5 × 10⁸ s^− 1 voor de volgende simulaties.

Afhankelijkheid van temperatuur

Figuur 4 toont de spanning-rekkrommen bij verschillende temperaturen tot 1500 K. Het is te zien dat de hellingen van deze krommen die de elasticiteitsmodulus in <100> oriëntatie aangeven, d.w.z. E ₁₀₀ , tijdens de elastische spanningsperiode en de vloeispanning nemen geleidelijk af met de toenemende temperatuur. Volgens de theorie van de thermodynamica [31] voldoet de totale kinetische energie van alle atomen van het systeem in het algemeen aan de volgende vergelijking:

$$ {E}_{\mathrm{k}}=\sum \limits_{i=1}^N\frac{1}{2}{mv_i}^2=\frac{3}{2}{Nk} _BT $$ (2)

waar E _k is de totale kinetische energie van het systeem; N is het totale aantal atomen; K _B is de Boltzmann-constante; T is de thermodynamische temperatuur. Daarom kan worden geconcludeerd dat het systeem meer totale kinetische energie bevat bij een hogere temperatuur en dat de atomen sneller bewegen. Vanuit thermodynamisch oogpunt worden de atomen actiever en is de beweging van de atomen intensiever, wat een grotere amplitude in de evenwichtspositie betekent. Bij het uitrekken wordt de aantrekkingskracht tussen atomen relatief verminderd en ontsnappen atomen gemakkelijk uit de evenwichtspositie, zodat de spanning in x-richting afneemt bij dezelfde spanning. Daarom zal de elasticiteitsmodulus bij hogere temperatuur lager zijn dan die bij lagere temperatuur. Bovendien komt de trend van deze curven goed overeen met vroege theoretische en experimentele bevindingen van Ta [6, 7, 32].

Spanning-rekkrommen van 3,96 nm Ta-model bij een reksnelheid van 5 × 10⁸ s^− 1 en verschillende temperaturen van 1 tot 1500 K. Uit figuur 4 blijkt dat de hellingen van deze krommen die de elasticiteitsmodulus in <100> oriëntatie aangeven, d.w.z. E ₁₀₀ , tijdens de elastische spanningsperiode en de vloeispanning nemen geleidelijk af met de toenemende temperatuur

Om de waarneming te vergemakkelijken, geeft tabel 4 een overzicht van de elasticiteitsmodulus en de vloeispanning van Ta bij verschillende temperaturen. De elasticiteitsmodulus neemt af met ~ 42,3% van 136,49 tot 76,67 GPa, en de vloeispanning neemt af met ~ 51% van ~ 8 tot ~ 4 GPa als de temperatuur stijgt van 1 tot 1500 K.

Volgens tabel 4 kunnen we verder een parametrisering afleiden van de temperatuurafhankelijkheid van de elasticiteitsmodulus (E ₁₀₀ ) resultaten weergegeven als ononderbroken lijn in Fig. 5a. De parametrisering luidt als volgt:

$$ {E}_{100}=a+{b}^{\ast }T $$ (3)

waar E ₁₀₀ is in (GPa) en T wordt gegeven in (K ); een = 138,07 ± 0,92111, en b = − 0.04094 ± 0.00101. Deze vergelijking laat zien dat E ₁₀₀ lineair afnemen met de toenemende temperatuur, en het wordt aanbevolen voor gebruik tot de temperatuur van 0 tot 1500 K. Van Eq. (3), het kan gemakkelijk worden verkregen dat E ₁₀₀ bereikt 0 GPa bij de temperatuur van T _kritiek = −een /b = 3372 K wat zeer dicht bij de smelttemperatuur van Ta [15] ligt.

een Elastische modulus en b vloeispanning versus temperatuur voor Ta. In Fig. 5 presenteren we ook een parametrisering van temperatuurafhankelijkheid van de elasticiteitsmodulus (E ₁₀₀ ) resultaten

Voor de meegevende spanning is de aanbevolen parametrering

$$ {Y}_{\mathrm{stress}}=a+{b}^{\ast }T+{c}^{\ast }{T}^2 $$ (4)

waar J _stress is in (GPa) en T wordt gegeven in (K ); een =7.99610 ± 0.0415, b = − 0.0039 ± 1.30126 × 10^− 4 , en c =7.97381 × 10^− 7 ± 8.32307 × 10^− 8 . Van verg. (4), kan worden gevonden dat de vloeispanning waarschijnlijk afneemt met de temperatuur in overeenstemming met een kwadratisch polynoommodel, zoals gegeven aan de ononderbroken lijn in figuur 5b.

Afhankelijkheid van druk

Zoals vermeld in de sectie "Inleiding", zijn uitgebreide theoretische en experimentele inspanningen geleverd op thermo-elastische eigenschappen van Ta onder hoge drukomstandigheden. Anders dan de statische methoden, gebruiken we een dynamische methode door middel van <100> trekbelasting om de drukafhankelijkheid van de elasticiteitsmodulus van E te onderzoeken ₁₀₀ onder verschillende hydrostatische druk.

Afbeelding 6 toont de curven van de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ versus de druk tot 140 GPa bij verschillende temperaturen van 1 tot 1500 K. Terwijl alle ononderbroken lijnen met verschillende kleuren worden verkregen via een dynamische methode bij verschillende temperaturen, wordt de stippellijn met vierkante markeringen verkregen via een statische methode met behulp van Vgl. (1) gebaseerd op de waarden van C ₁₁ en C ₁₂ bij 0 K. Het is duidelijk dat de curve bij 1 K, dwz de rode ononderbroken lijn met cirkelmarkeringen, bijna overlapt met de curve die is verkregen via een statische methode (de stippellijn), wat aangeeft dat de dynamische methode die in de huidige werk is toepasbaar bij hoge druk tot 140 GPa.

Elastische modulus in <100> oriëntatie van Ta bij verschillende temperaturen en drukken. Het is de moeite waard erop te wijzen dat de elasticiteitsmodulus van deze krommen E . is ₁₀₀

Zoals geïllustreerd in Fig. 6, is de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ bij een temperatuur niet hoger dan 600 K vertoont een neerwaartse concave sectie als de druk toeneemt van 20 tot 60 GPa. Ruests et al. [18] rapporteerde de elastische constanten als een functie van druk tot 60 GPa met behulp van MD-simulaties, en de resultaten komen goed overeen met de berekende C ₁₁ en C ₁₂ in het huidige werk. In ruil daarvoor is de berekende elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ vertoont ook dezelfde trend met onze resultaten. Maar de berekende elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ uit DFT-berekeningen [33] neemt geleidelijk toe met de toenemende druk, en er wordt geen concave neerwaartse sectie in de curven gevonden. Waardoor ontstaat deze inconsistentie? Over het algemeen worden de potentialen die worden gebruikt in MD-simulaties verkregen door DFT-berekeningen en experimentele resultaten aan te passen. In die zin hebben DFT-berekeningen een hogere nauwkeurigheid dan de MD-methode. De Ravelo-EAM-potentiaal [21] wordt geconstrueerd door hogedrukeigenschappen te introduceren in de passende DFT-toestandsvergelijking (EOS)-curve van Ta-eenkristallen. Tijdens de aanpasprocedure wordt de koude curve van EOS uitgebreid met termen van hogere orde (kubieke en quartische) van roosterconstante, waardoor MD EOS erg gevoelig is voor termen van hogere orde van roosterconstante. Met andere woorden, deze inconsistentie kan te wijten zijn aan het feit dat het Ravelo-EAM-potentieel de EOS van Ta niet precies kon beschrijven onder de druk van 20 tot 60 GPa. Over het algemeen kan worden geconcludeerd dat de curven van elasticiteitsmodulus versus druk een vergelijkbare trend hebben bij verschillende temperaturen, en dat de elasticiteitsmodulus geleidelijk toeneemt met de toenemende druk boven ~ 40 GPa.

Conclusies

In dit artikel is een MD-simulatie uitgevoerd om de temperatuur- en drukafhankelijkheid van de elastische eigenschappen van Ta-monokristallen te onderzoeken door middel van <100> trekbelasting. Eerst hebben we een vergelijkend onderzoek gedaan naar twee soorten EAM-potentialen, waaronder Zhou-EAM en Ravelo-EAM, in termen van de elastische eigenschappen van Ta bij 0 K en verschillende hydrostatische drukken. De resultaten laten zien dat het Ravelo-EAM-potentiaal zich beter gedraagt dan het Zhou-EAM-potentiaal onder verschillende drukken. Vervolgens worden MD-simulaties op het trekgedrag van Ta-eenkristallen uitgevoerd op basis van het Ravelo-EAM-potentiaal. De waarnemingen laten zien dat Ta een BCC-FCC-faseovergang zal ondergaan vóór breuk onder <100> trekbelasting, en de modelgrootte en reksnelheid hebben geen duidelijke invloed op het trekgedrag van Ta-eenkristallen. Bovendien is de elasticiteitsmodulus van E ₁₀₀ zal lineair afnemen van ~ 136 tot ~ 79 GPa met toenemende temperatuur van 1 tot 1500 K, en de vloeispanning neemt af van ~ 8 tot ~ 4 GPa met toenemende temperatuur, conform een kwadratische polynoomformule. Ten slotte wordt de drukafhankelijkheid van de elastische eigenschappen uitgevoerd van 0 tot 140 GPa, en de waarnemingen tonen aan dat de elasticiteitsmodulus toeneemt met de toenemende druk in het algemeen. De resultaten van MD-simulaties laten ook zien dat het Ravelo-EAM-potentieel zich goed gedraagt bij hogere druk en de formule voor de berekening van E ₁₀₀ met behulp van C ₁₁ en C ₁₂ bij een druk lager dan 140 GPa.

Wijzigingsgeschiedenis

Afkortingen

BCC:: Lichaamsgerichte kubieke
DAC:: Diamant-aambeeld cel
DFT:: Dichtheidsfunctionaaltheorie
EAM:: Embedded-atom methode
EFS:: Verlengd Finnis-Sinclair
EOS:: Staatsvergelijking
FCC:: Face-centered-cubic
LAMMPS:: Grootschalige atomaire/moleculaire massaal parallelle simulator
MD:: Moleculaire dynamiek
NPT:: Isotherm-isobaar ensemble
NVT:: Canoniek ensemble
OVITO:: Visualisatietool openen
PBC:: Periodieke randvoorwaarden
Ta:: Tantaal

Synthese en karakterisering van puur koperen nanostructuren met behulp van hout-inherente architectuur als een natuurlijke sjabloon Op grafeenoxide gebaseerde nanocomposieten versierd met zilveren nanodeeltjes als antibacterieel middel

Nanomaterialen

Metaal

Hars

vezel

Samengesteld materiaal