[发明专利]柱状纳米孪晶的建模方法及基于此的摩擦磨损研究方法

权利要求书

1.一种柱状纳米孪晶的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)建立基体晶胞：选取材料的晶格常数和x、y、z方向对应的晶向，建立晶胞文件，再将晶胞文件进行镜像，得到镜像文件，然后堆叠并得到基体晶胞文件；

步骤(2)多晶的建立：建立基体文本文件，其中包含多晶结构的参数，其中基体高度方向设置为0，即建立二维多晶，以步骤(1)得到基体晶胞文件为单元、以基体文本文件为条件，得到柱状纳米孪晶理想模型；

步骤(3)孪晶界的移动：将柱状纳米孪晶理想模型中的孪晶界进行平移，平移时保证模型与在建模时的模型相匹配的外周盒子内，将孪晶界平移不同距离，可得到孪晶层片厚度相同但孪晶界位置不同的柱状纳米孪晶平移模型；

步骤(4)多相组合：使用建立多相合金的方法，将孪晶厚度但位置不同的纳米孪晶材料进行多相组合——即将第一种位置的孪晶模型中的ID为1的晶粒删掉，然后将第二种位置的孪晶模型中的ID为1的晶粒留下，其余晶粒删掉，将这两个模型进行堆叠，得到符合实际的柱状纳米孪晶实际模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的“堆叠”次数根据取决于实际柱状纳米孪晶材料的高度。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的方法研究柱状纳米孪晶镍摩擦磨损的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：基于权利要求1-2任一项所述的方法构建柱状纳米孪晶镍模型，建立压头模型，并将柱状纳米孪晶镍模型和压头模型进行堆叠，得到摩擦模型；

步骤(2)：读取摩擦模型，将模型区域的X方向、Y方向和Z方向均设定为周期性边界条件；定义变量，计算所需物理量；

步骤(3)：选取势函数；

步骤(4)：采用共轭梯度法进行能量最小化；

步骤(5)：进行系统弛豫，得到弛豫后模型；

步骤(6)：限定模拟参数、进行模拟：压头以恒定速度压入柱状纳米孪晶镍中，再以恒定速度进行摩擦，并输出摩擦过后的信息；

步骤(7)：数据处理及可视化分析。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中定义的变量包括：x和y方向压头的受力和位置坐标，计算所需物理量包括温度、动能和势能。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中具体为：势函数使用混合势，选择EAM势来描述Ni-Ni之间的相互作用，选择LJ势来描述Ni-N、Ni-Si之间的相互作用势，忽略N-N、Si-Si及N-Si之间的相互作用。