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镍(Ni)作为一种重要的电化学技术材料,被广泛用于固态氧化物燃料电池(SOFCs)阳极。纳米蜂窝镍(NNHCs)由于其高的比表面积和有序的孔洞被认为是一种理想的SOFCs的阳极材料。但由于SOFCs工作环境复杂,因此要求电极材料不仅具有足够的化学和电化学稳定性,而且还具有优异的力学性能以承受在加工和使用过程中产生的应力。因此研究NNHCs力学性能具有重大的意义。碳纳米管(CNTs)由于其优异性能,被广泛添加于各类电极材料并且被用作各类材料的增强基。本文通过分子动力学方法,研究了纳米蜂窝镍(NNHCs)以及碳纳米管增强纳米蜂窝镍(CRNNHCs)的在四种变形情况下(面内拉伸,面内压缩,面外拉伸和面外压缩)的力学性能,其中研究的主要力学性能参量包括弹性模量E、最终强度?u以及变形过程中单位体积吸能Wv。此外还研究了碳纳米管增强纳米蜂窝铝的面内压缩性能。研究内容主要如下:(1)选取NNHCs的一个代表性体积单元(RVE),研究NNHC沿面内方向和沿面外方向的力学性能。为了研究相对密度对NNHCs力学性能的影响,建立了7组内径不同的NNHCs试样。选取其中一组NNHC为代表,向其中添加不同质量分数的碳纳米管以建立CRNNHCs模型,以此研究CNTs添加对NNHCs力学性能的影响。模拟过程中,变形温度为900 K,应变速率为5?109 s-1。实验结果表明,NNHCs在四种变形情况下的力学性能都随着相对密度的增大而增大,并且沿面外变形的力学性能普遍要优于沿面内变形的力学性能。CNTs的添加对CRNNHCs力学性能的影响与加载方向有关。CNTs的添加会导致面内方向的力学性能减弱,其原因主要是CNTs与镍基质界面的弱结合,导致不能有效的传递载荷,从某种程度上形成了缺陷。与面内方向相比,CNTs在面外方向则能起到良好的增强作用,加强效果随着碳纳米管质量分数ωCNT的增加而增加。(2)选取ωCNT为5.22‰的CRNNHC和与其对应的NNHC为代表,探究了四种变形情况下温度对NNHCs和CRNNHCs力学性能的影响。变形温度在300 K到900 K之间共7组,应变速率保持5?109 s-1不变。结果显示,随着温度的升高,无论是NNHCs还是CRNNHCs,试样的力学性能呈下降趋势,其中弹性模量E和最终强度?u更是以一种线性的方式下降。不同温度下,CNTs的添加可能会在面内方向产生弱化;但是在面外方向,CNTs都起到了良好的增强作用。(3)选取ωCNT为5.22‰的CRNNHC和与其对应的NNHC为代表,探究了四种变形情况下应变速率对NNHCs和CRNNHCs力学性能的影响。应变速率在1?108 s-1到1?10100 s-1之间共7组,变形温度保持为900 K不变。结果显示,四种变形情况下NNHCs和CRNNHCs的弹性模量E对应变速率的变化均不敏感。对于最终强度?u和变形过程中单位体积吸能Wv,总体上来说,无论是NNHCs还是CRNNHCs,四种变形情况下?u和Wv的数值都随着应变速率的增大而增大。不同应变速率下,CNTs的添加可能会在面内方向产生弱化;面外方向,CNTs都起到了良好的增强作用。(4)此外,本文还通过MD和解析法研究了不同相对密度和不同晶向的纳米蜂窝铝(ANHCs)和碳纳米管增强纳米蜂窝铝(CRANHCs)沿面内压缩的力学性能(包括弹性模量和最终强度),并与经典的Gibson-Ashby公式对比。弹性模量和最终强度都随着相对密度的增加而增加,并且CRANHCs的力学性能要高于ANHCs。首先,提出一个简化模型,以此计算CNTs的径向力学性能,进而预测CRANHCs的弹性模量。结果显示,简化模型能较好地预测CRANHCs的弹性模量。其次,改进了Gibson-Ashby公式用于预测双壁碳纳米管增强纳米蜂窝铝(DCRANHCs)的最终强度。结果表明,除了[110]方向上DCRANHCs预测结果偏大外,其它情况均可被较好地预测。