晶界對雙晶γ-TiAl力學性能影響的計算機模擬
發(fā)布時間：2020-12-12 18:03
晶界,作為一種重要的面缺陷,對于提高并改善材料的力學性能起著關鍵的作用。在晶界面上,原子從一個取向轉變到另一個取向的過渡狀態(tài),使得晶界處原子排列不規(guī)則,并具有一些不同于兩側晶粒的特殊性能。本文即利用分子動力學與晶體塑性有限元,模擬含不同取向晶界的雙晶γ-TiAl,在不同應變率、不同溫度條件下單軸拉伸時,晶界對材料位錯形核發(fā)射、滑移系啟動情況及力學性能的影響。本研究分別選取含Σ3（111）109.5°晶界,含Σ3（211）70.5°晶界,含Σ5（210）36.9°晶界及含Σ9（310）38.9°晶界的四種雙晶γ-TiAl,對其進行晶體塑性有限元單軸拉伸模擬,分析其應力應變的變化及滑移系啟動情況;并通過分子動力學單軸拉伸模擬,研究在應變率分別為1×108s-1、1×109s-1、1×1010s-1及在溫度分別為1K、100K、300K、600K的條件下,晶界對材料位錯形核發(fā)射及材料力學性能的影響機制。晶體塑性有限元模擬結果表明:除含Σ3（111）109.5°晶...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同尺度下的計算機模擬方法
處原子運動時產(chǎn)生的粘滯現(xiàn)象。后來，Wilson 提出大角度晶界重模型源于 1926 年 Friedal 的發(fā)現(xiàn)，也就是重合位置點陣模型(CS晶界的基礎上提出了 DSC 點陣模型，Bollmann 將重合位置點型，晶界理論得到進一步的發(fā)展與完善。本文采用重合位置點iAl 模型，因此首先簡單介紹 CSL 模型[38]。點陣(CSL)模型假設兩晶粒的點陣互相穿插，其中一些原子周期新的點陣，即超點陣。重合位置點陣具有四個基本參數(shù)，分別度 θ、一個在(hkl)面上的重合位置坐標(x,y)及重位單胞體積與原 也可用 CSL 單胞中所包含的原子數(shù)與原單胞中的原子數(shù)之比來的原子數(shù)密度的倒數(shù)，Σ 只能為奇數(shù)。Σ 值越小，重合位置點陣越多，原子排列越規(guī)則，晶界能量越低，晶界遷移率越低[38]，但的。表 1.1 為立方晶體部分低 Σ 值晶界的旋轉角度 θ 和 Σ 值[39]。重位點陣示意圖，圖中圓圈和黑色實心圓分別表示兩晶面的點圈或黑色實心圓就有一個與圓圈或黑色實心圓重合，OABC 構
圖 1.3 先進戰(zhàn)斗機中鈦及鈦合金的使用情況.3.1 γ-TiAl 合金的晶體結構TiAl 基合金相圖如圖 1.4 所示，包括 Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3等金屬間化合物，其TiAl 位于相圖中部，鋁含量為 43~52at.%[54]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溫度對單晶γ-TiAl合金裂紋擴展的影響的分子動力學模擬[J]. 曹卉,芮執(zhí)元,羅德春,付蓉,剡昌鋒. 材料科學與工程學報. 2016(04)
[2]有限元分析系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 謝小麗. 電腦知識與技術. 2016(18)
[3]單晶γ-TiAl合金中裂紋沿[111]晶向擴展的分子動力學研究[J]. 羅德春,芮執(zhí)元,付蓉,張玲,剡昌鋒,曹卉. 功能材料. 2016(02)
[4]不同應變率下納米多晶Cu/Ni薄膜變形行為的分子動力學模擬[J]. 成聰,陳尚達,吳勇芝,黃鴻翔. 材料工程. 2015(03)
[5]單晶γ-TiAl合金微觀滑移機制的研究[J]. 芮執(zhí)元,張國濤,馮瑞成,張亞玲,剡昌鋒. 功能材料. 2015(01)
[6]γ-TiAl中<110>傾斜晶界斷裂行為的分子動力學模擬（英文）[J]. 趙文娟,徐東生,趙敬偉,王皞. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[7]TiAl合金的制備及應用現(xiàn)狀[J]. 劉娣,張利軍,米磊,郭凱,薛祥義. 鈦工業(yè)進展. 2014(04)
[8]晶界位錯發(fā)射與湮沒過程的晶體相場模擬[J]. 高英俊,盧成健,羅志榮,林葵,黃創(chuàng)高. 中國有色金屬學報. 2014(08)
[9]多晶銀納米線拉伸變形的分子動力學模擬研究[J]. 袁林,敬鵬,劉艷華,徐振海,單德彬,郭斌. 物理學報. 2014(01)
[10]垂直晶界銅雙晶的拉伸變形行為[J]. 李發(fā)東,李玉龍,索濤,湯忠斌,郭亞洲. 中國有色金屬學報. 2012(05)
博士論文
[1]TWIP鋼中形變孿晶的多晶體塑性有限元模擬[D]. 王園園.東北大學 2014
[2]FCC金屬冷加工織構演變的晶體塑性有限元模擬[D]. 司良英.東北大學 2009
[3]TiAl基合金組織控制對力學性能的影響[D]. 李臻熙.北京航空材料研究院 2000
碩士論文
[1]Ti3Al單晶和雙相片層TiAl合金塑性行為的CPFEM模擬[D]. 唐安.湘潭大學 2016
[2]MIF輔助γ-TiAl基合金細化晶粒和晶界工程的研究[D]. 呂成成.南京理工大學 2016
[3]γ-TiAl雙輝等離子Zr-Y共滲工藝及改性層性能研究[D]. 朱藝敏.南京航空航天大學 2016
[4]Cu及γ-TiAl合金拉伸變形的MD研究[D]. 劉明貴.湘潭大學 2015
[5]取向與晶界影響γ-TiAl合金位錯與孿生啟動的FEM模擬[D]. 謝鑫強.湘潭大學 2015
[6]基于熱模擬實驗和晶體塑性理論的輕合金流變行為研究[D]. 劉瀾濤.重慶大學 2015
[7]雙晶銅晶界能及其結構穩(wěn)定性的分子動力學模擬[D]. 劉淵.南京理工大學 2012
[8]晶界工程對鎳基690合金耐晶間腐蝕性能的影響[D]. 馮萬里.上海交通大學 2011
[9]帶孔納米單晶銅彎拉特性的分子動力學模擬[D]. 王玉.西北工業(yè)大學 2006
[10]納晶γ-TiAl金屬間化合物力學性能的分子動力學模擬[D]. 周宗榮.中國科學技術大學 2006
本文編號：2913031
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同尺度下的計算機模擬方法
處原子運動時產(chǎn)生的粘滯現(xiàn)象。后來，Wilson 提出大角度晶界重模型源于 1926 年 Friedal 的發(fā)現(xiàn)，也就是重合位置點陣模型(CS晶界的基礎上提出了 DSC 點陣模型，Bollmann 將重合位置點型，晶界理論得到進一步的發(fā)展與完善。本文采用重合位置點iAl 模型，因此首先簡單介紹 CSL 模型[38]。點陣(CSL)模型假設兩晶粒的點陣互相穿插，其中一些原子周期新的點陣，即超點陣。重合位置點陣具有四個基本參數(shù)，分別度 θ、一個在(hkl)面上的重合位置坐標(x,y)及重位單胞體積與原 也可用 CSL 單胞中所包含的原子數(shù)與原單胞中的原子數(shù)之比來的原子數(shù)密度的倒數(shù)，Σ 只能為奇數(shù)。Σ 值越小，重合位置點陣越多，原子排列越規(guī)則，晶界能量越低，晶界遷移率越低[38]，但的。表 1.1 為立方晶體部分低 Σ 值晶界的旋轉角度 θ 和 Σ 值[39]。重位點陣示意圖，圖中圓圈和黑色實心圓分別表示兩晶面的點圈或黑色實心圓就有一個與圓圈或黑色實心圓重合，OABC 構
圖 1.3 先進戰(zhàn)斗機中鈦及鈦合金的使用情況.3.1 γ-TiAl 合金的晶體結構TiAl 基合金相圖如圖 1.4 所示，包括 Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3等金屬間化合物，其TiAl 位于相圖中部，鋁含量為 43~52at.%[54]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溫度對單晶γ-TiAl合金裂紋擴展的影響的分子動力學模擬[J]. 曹卉,芮執(zhí)元,羅德春,付蓉,剡昌鋒. 材料科學與工程學報. 2016(04)
[2]有限元分析系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 謝小麗. 電腦知識與技術. 2016(18)
[3]單晶γ-TiAl合金中裂紋沿[111]晶向擴展的分子動力學研究[J]. 羅德春,芮執(zhí)元,付蓉,張玲,剡昌鋒,曹卉. 功能材料. 2016(02)
[4]不同應變率下納米多晶Cu/Ni薄膜變形行為的分子動力學模擬[J]. 成聰,陳尚達,吳勇芝,黃鴻翔. 材料工程. 2015(03)
[5]單晶γ-TiAl合金微觀滑移機制的研究[J]. 芮執(zhí)元,張國濤,馮瑞成,張亞玲,剡昌鋒. 功能材料. 2015(01)
[6]γ-TiAl中<110>傾斜晶界斷裂行為的分子動力學模擬（英文）[J]. 趙文娟,徐東生,趙敬偉,王皞. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[7]TiAl合金的制備及應用現(xiàn)狀[J]. 劉娣,張利軍,米磊,郭凱,薛祥義. 鈦工業(yè)進展. 2014(04)
[8]晶界位錯發(fā)射與湮沒過程的晶體相場模擬[J]. 高英俊,盧成健,羅志榮,林葵,黃創(chuàng)高. 中國有色金屬學報. 2014(08)
[9]多晶銀納米線拉伸變形的分子動力學模擬研究[J]. 袁林,敬鵬,劉艷華,徐振海,單德彬,郭斌. 物理學報. 2014(01)
[10]垂直晶界銅雙晶的拉伸變形行為[J]. 李發(fā)東,李玉龍,索濤,湯忠斌,郭亞洲. 中國有色金屬學報. 2012(05)
博士論文
[1]TWIP鋼中形變孿晶的多晶體塑性有限元模擬[D]. 王園園.東北大學 2014
[2]FCC金屬冷加工織構演變的晶體塑性有限元模擬[D]. 司良英.東北大學 2009
[3]TiAl基合金組織控制對力學性能的影響[D]. 李臻熙.北京航空材料研究院 2000
碩士論文
[1]Ti3Al單晶和雙相片層TiAl合金塑性行為的CPFEM模擬[D]. 唐安.湘潭大學 2016
[2]MIF輔助γ-TiAl基合金細化晶粒和晶界工程的研究[D]. 呂成成.南京理工大學 2016
[3]γ-TiAl雙輝等離子Zr-Y共滲工藝及改性層性能研究[D]. 朱藝敏.南京航空航天大學 2016
[4]Cu及γ-TiAl合金拉伸變形的MD研究[D]. 劉明貴.湘潭大學 2015
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[8]晶界工程對鎳基690合金耐晶間腐蝕性能的影響[D]. 馮萬里.上海交通大學 2011
[9]帶孔納米單晶銅彎拉特性的分子動力學模擬[D]. 王玉.西北工業(yè)大學 2006
[10]納晶γ-TiAl金屬間化合物力學性能的分子動力學模擬[D]. 周宗榮.中國科學技術大學 2006
本文編號：2913031
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