本文關(guān)鍵詞：Cu及γ-TiAl合金拉伸變形的MD研究

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【摘要】：材料的力學(xué)性能并不僅僅依賴其化學(xué)組成,在很多方面還取決于材料的微觀組織結(jié)構(gòu)及其演變過(guò)程,例如變形過(guò)程中位錯(cuò)、晶界的運(yùn)動(dòng)等。對(duì)于金屬材料來(lái)說(shuō),與單晶材料相比,多晶塑性變形等力學(xué)行為較為復(fù)雜,這是因?yàn)槎嗑Р牧现芯Ы绲挠绊�。晶界是結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶粒之間的界面,因而其結(jié)構(gòu)和能量與晶粒內(nèi)部也就不同,晶界原子排列處于兩個(gè)晶粒之間的過(guò)渡狀態(tài)。因此,研究晶界結(jié)構(gòu)及其在變形中的演化過(guò)程等對(duì)于預(yù)測(cè)和改善材料性能有著重要的指導(dǎo)意義。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬雙晶Cu和多晶γ-TiAl合金拉伸變形,并分析其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線和微觀原子構(gòu)型演變,以期深入理解晶界對(duì)塑性變形的微觀影響機(jī)制。本文對(duì)雙晶Cu拉伸變形進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:含有不同取向差角度晶界的雙晶晶胞,真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上的峰值應(yīng)力不同。在取向差角度大于90°的晶界中,隨著取向差角度的減小,其應(yīng)力峰值增大;不同取向差晶界的塑性變形機(jī)制有所不同,表現(xiàn)在晶界處有無(wú)位錯(cuò)的發(fā)射;雙晶斷裂的微觀機(jī)制是微裂紋在晶界處形核,并沿著晶界面擴(kuò)展、聚合導(dǎo)致雙晶Cu斷裂失效。本文基于voronoi算法建立多晶γ-TiAl晶胞,采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬其拉伸變形過(guò)程。模擬結(jié)果表明:多晶γ-TiAl合金拉伸變形中經(jīng)歷彈性變形階段、屈服階段、塑性變形階段以及最后的斷裂。其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線表現(xiàn)出與拉伸應(yīng)變率的相關(guān)性,即隨著拉伸應(yīng)變率的增大,拉伸過(guò)程中的屈服應(yīng)力及峰值應(yīng)力都增大。在不同平均晶粒尺寸的拉伸模擬中,觀察到隨著晶粒尺寸的減小,峰值應(yīng)力減小,呈現(xiàn)出明顯的反Hall-Petch關(guān)系。晶界的滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)γ-TiAl多晶塑性變形影響顯著。變形初期,晶界處發(fā)射的位錯(cuò)數(shù)量較少,位錯(cuò)對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)小,此時(shí)晶界的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)是塑性變形的主要機(jī)制。隨著拉伸應(yīng)變的增大,晶界發(fā)射的位錯(cuò)數(shù)量逐漸增加,位錯(cuò)對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)越來(lái)越大;晶界附近位錯(cuò)密度的急劇增大引起晶界處的應(yīng)力集中,最終導(dǎo)致γ-TiAl多晶產(chǎn)生頸縮而失效。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.11;TG146.23

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1152160