納晶γ-TiAl金屬間化合物力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本文利用分子動(dòng)力學(xué)(Molecular Dynamics,MD)方法對(duì)單晶γ-TiAl金屬間化合物的彈性性能、塑性變形及斷裂等力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　計(jì)算了單晶γ-TiAl等溫彈性變形過程中的能量變化,利用推導(dǎo)出來的彈性常數(shù)關(guān)于能量的函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式以及彈性模量與彈性常數(shù)的關(guān)系式,得到單晶γ-TiAl的6個(gè)獨(dú)立等溫彈性常數(shù)和彈性模量;接著計(jì)算了γ-TiAl接近零溫(0.01K)時(shí)的不同滑移系的堆垛層錯(cuò)能和(1/6)﹤112]{1

2、11}孿生系的孿晶能,發(fā)現(xiàn)γ-TiAl較一般面心立方(Face-Centered Cubical,FCC)晶體可動(dòng)滑移系數(shù)目明顯減少。根據(jù)Rice和Zhou等提出的一些材料斷裂判據(jù)以及塑性變形中滑移和孿生競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,預(yù)測(cè)γ-TiAl室溫下呈現(xiàn)脆性,塑性很差,主要的塑性變形方式為(1/6)﹤112]{111}孿生,其次為普通位錯(cuò)(1/2)﹤110]{111}的滑移,最后是超位錯(cuò)(1/2)﹤011]{111}的滑移。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。最后,

3、計(jì)算了γ-TiAl在不同溫度下的堆垛層錯(cuò)能和孿晶能,分析了溫度對(duì)γ-TiAl金屬間化合物變形和斷裂機(jī)理的影響,指出當(dāng)溫度升高時(shí)γ-TiAl將可能出現(xiàn)韌性斷裂,塑性變形的主要方式為普通位錯(cuò)(1/2)﹤110]{111}的滑移。
　　模擬了單晶γ-TiAl在有側(cè)向約束和無側(cè)向約束兩種情況下300K等溫拉伸的過程,得到應(yīng)力應(yīng)變曲線,由此獲得等溫彈性模量,與前面通過計(jì)算等溫彈性變形過程中的能量變化得到的等溫彈性模量值以及實(shí)驗(yàn)值作對(duì)比,發(fā)現(xiàn)