Cu-Al双金属轧制复合过程的原子模拟(2)
3.4 角度关联（ADP）势函数[26] 14
4 Cu-Al双金属轧制复合过程的原子模拟 15
4.1系统的建立 16
4.1.1 晶格常数的选择 16
4.1.2 边界条件的设定 16
4.1.3 模型建立 16
4.2 晶界能的计算 17
4.2.1 Al、Cu单个原子能量的计算 17
4.2.2 总能量及晶面面积的计算 18
4.2.3 Al、Cu晶界能的计算 19
4.3 压缩过程的动力学模拟 19
4.3.1 Cu-Al间的相互扩散 20
4.3.2 压缩过程缺陷的分析 25
4.4 拉伸过程的应力应变分析 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 引言
现代工业生产中中使用的许多高性能材料都是复合材料，其中通过扩散焊形成的金属复合材料所占的比例很大，与单一材料相比，其物理、化学性质有极大的不同，具备许多优异的性能。Cu-Al复合材料因其资源来源广泛、价格低廉，且同时具有铜的导电、导热率高和铝的质地轻、耐腐蚀、可塑性强等优点，因此其在航天、化工及微电子等领域有宽阔的应用范畴。
这类由物质中微观粒子的热运动所引起的物质粒子从高浓度区域向低浓度区域转移的现象称为扩散，它是一种自然界十分普遍的现象。它在金属的氧化还原反应、结的形成等诸多反应中扮演着重要角色，因此对于扩散方面的研究具有重要的价值。对于扩散的理论和微观上机制的研究,前人已经取得了较大的进步，且形成了一整套完整的理论体系[1]。对于材料中的扩散现象和行为，前人在理论上提出了直接交换机制、空位机制、间隙机制等扩散机制[2]来合理解释。但如果想在原子尺度下深入的观察和研究原子的扩散行为和机制时，传统的研究方法就遇到了瓶颈。
随着计算机的不断更新和发展，分子动力学(MD)[3]方法是当前最为广泛使用的数值模拟方法之一。该方法是指粒子在遵循经典力学规律的前提下来模拟原子尺度下各粒子的运动情况，然后从在总系统原子的不同状态中抽取样本，从而对体系进行微积分，并由积分所得的结果进一步算出体系的热力学参数及其他参数。该方法不但可以把粒子的运动轨迹清晰的呈现，而且能观察到其运动过程中发生的各种微观现象，从而使得对扩散的研究变得十分简便与直观。
Cu-Al复合材料具有许多优异性能，在工业生产中有广泛的应用，而Cu-Al接头的轧制问题是其关键所在。虽然前人在Cu-Al接头的复合轧制方面的研究已经有了，但主要是在连续尺度方面，在原子尺度方面的研究很少，因此Cu-Al双金属轧制复合过程的原子方面的研究具有重要意义。
1.1 扩散焊与轧制复合的基本介绍
近些年来，新型材料在生产制造中不断推广和应用，往往会遇到材料自身之间连接或与别的材料之间连接的问题。某些新型材料如先进陶瓷、纳米材料等其可焊接性较差，用传统的焊接方式无法形成牢固的连接。随着科技的进步，某些领域（如军工领域）对某一构件的性能要求往往需要把一些性能差异极大的不同材料焊接在一起，这也是传统的焊接方法难以实现的。由于这种对焊接方法更高要求的需要，近些年来作为新型焊接接方法之一的扩散焊引起人们的广泛关注，成为了目前这一领域使用最广的焊接方法之一。这一技术随着人们的重视不断发展和成熟，目前已被广泛应用于航天、航空、化工及汽车制造等领域。