纳米Ni薄膜在摩擦过程中塑性行为的分子动力学模拟

金属学报, 2009, 45(2): 137-142. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2009.02.002

纳米Ni薄膜在摩擦过程中塑性行为的分子动力学模拟

刘小明 ^1, , 由小川 ^2, , 柳占立 ^3, , 聂君锋 ^4, , 庄茁 ^5,

1.清华大学航天航空学院,北京,100084

2.清华大学航天航空学院,北京,100084

3.清华大学航天航空学院,北京,100084

4.清华大学航天航空学院,北京,100084

5.清华大学航天航空学院,北京,100084

基金项目: 国家自然科学基金(10772096) 中国博士后科学基金(20070420373)

关键词：摩擦 , 分子动力学模拟 , 纳米薄膜 , 晶界 , 位错

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF PLASTIC BEHAVIOR OF THE Ni NANOFILM DURING SCRATCH PROCESS

用分子动力学模拟研究了金刚石压头在Ni晶体薄膜上的摩擦过程和薄膜塑性变形行为的纳观机制.结果表明:在摩擦过程中,穿晶层错和棱形位错环是纳米薄膜结构传递塑性变形的两种载体,纳米薄膜晶界捕获位错阻滞了塑性变形向薄膜晶界下方材料中传播.摩擦过程中易在较薄的薄膜表面和薄膜晶界之间产生穿晶层错,穿晶层错的产生增加了薄膜蓄积塑性变形的能力,从而抑制材料表面摩擦力在黏滑过程中的振荡幅度;在比较厚的薄膜中不易生成穿晶层错,在摩擦过程中位错环依次向体材料发射,并与晶界反应,湮灭于晶界,黏滑动摩擦响应与单晶相似.由于不同厚度薄膜塑性变形产生的位错结构不同,使得在摩擦过程中亚表面微结构的演化亦不同.

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