The shear behaviors of two multicomponent borosilicate glasses, Borofloat®33 (Boro33) and N‐BK7® (N‐BK7), under different pressures are investigated using molecular dynamics simulations. The addition of alkali ions lowers the yield stress and changes the pressure dependence of shear modulus. Shear‐induced densification is observed in both glasses. It is found that the decreases of the oxygen‐centered bond angle and the coordination number change of B are responsible for the density changes at low pressures, and the increase of 5‐coordinated Si is the dominant mechanism for densification at high pressures. The average shear stresses experienced by Si and B decrease with pressure except that the flow stress of Si at the end of shear deformation in N‐BK7. Moreover, the average shear stress of B is more sensitive to the applied pressures compared to Si, suggesting that B is able to relax mechanical stress more easily under pressurized‐shear. By analyzing the nonaffine displacement of atoms, it is found that N‐BK7 exhibits more localized plastic deformation compared to Boro33 at low pressures and the local rearrangements in both glasses become more homogeneous with increasing pressure. The mean squared nonaffine displacement curves show that alkali ions have the highest mobility induced by shear compared to the network formers and B is more mobile than Si for both glasses. We also observed that plastic deformation tends to take place around boron atoms for Boro33, whereas it occurs in the alkali‐rich regions for N‐BK7, indicating that these two glasses have different atomic‐scale deformation mechanisms.

中文翻译：

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压力对硼硅玻璃剪切变形的影响

使用分子动力学模拟研究了两种多组分硼硅酸盐玻璃Borofloat®33（Boro33）和N‐BK7®（N‐BK7）在不同压力下的剪切行为。碱离子的添加​​降低了屈服应力并改变了剪切模量的压力依赖性。在两种玻璃中均观察到剪切诱导的致密化。发现在低压下，氧中心键角的减小和B的配位数的变化是密度变化的原因，而在高压下，五配位Si的增加是致密化的主要机制。Si和B承受的平均剪切应力随压力降低，除了N‐BK7剪切变形结束时Si的流动应力。而且，与Si相比，B的平均剪切应力对施加的压力更为敏感，这表明B在加压剪切作用下能够更轻松地释放机械应力。通过分析原子的非仿射位移，发现与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更多的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。表明在压力剪切作用下，B能够更轻松地释放机械应力。通过分析原子的非仿射位移，发现与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更多的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。表明在压力剪切作用下，B能够更轻松地释放机械应力。通过分析原子的非仿射位移，发现与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更多的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。通过分析原子的非仿射位移，发现与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更多的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网状形成剂相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。通过分析原子的非仿射位移，发现与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更多的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。结果发现，与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更大的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。结果发现，与Boro33相比，N‐BK7在低压下表现出更大的局部塑性变形，并且随着压力的增加，两块玻璃的局部重排变得更加均匀。均方非仿射位移曲线表明，与网状形成剂相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，则发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。均方非仿射位移曲线表明，与网络形成者相比，碱离子具有最高的剪切诱导迁移率，两种玻璃中B的迁移率均高于Si。我们还观察到，对于Boro33，塑性变形倾向于发生在硼原子周围，而对于N-BK7，它发生在富碱区域，这表明这两种玻璃具有不同的原子尺度变形机理。