γ-TiAl合金以其低密度、高比強度和耐高溫等特點成為航空航天以及汽車發(fā)動機領(lǐng)域最具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料。然而γ-TiAl合金具有難變形加工及室溫脆性等缺點,致使其在加工中會產(chǎn)生亞表面缺陷和殘余應力,從而影響其加工質(zhì)量,制約了γ-TiAl合金的應用。為防止亞表面缺陷和殘余應力對工件表面質(zhì)量及力學性能產(chǎn)生不利影響,需要對加工過程中缺陷形成及演化機制和加工引起的殘余應力分布規(guī)律進行研究。分子動力學方法的引入能夠從原子角度研究切削過程中引起的缺陷演化和殘余應力分布,可以從微觀角度闡釋不同加工參數(shù)對金屬材料納米切削質(zhì)量的影響。因此,本文采用分子動力學方法研究單晶γ-TiAl合金在不同加工參數(shù)下產(chǎn)生的缺陷演化規(guī)律、殘余應力分布規(guī)律、切削力的變化規(guī)律以及材料塑性變形對工件力學性能的影響等。主要研究工作如下:(1)通過分子動力學方法對納米切削過程進行了模擬,對單晶γ-TiAl合金切削過程中亞表面缺陷結(jié)構(gòu)進行了研究,得出單晶γ-TiAl合金在切削加工過程中亞表面晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、堆垛層錯演化和位錯演化等缺陷的變化規(guī)律,結(jié)果表明:晶體原子排列方式遭到破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷?表現(xiàn)為切削過程中的塑性變形,且FCC晶體結(jié)...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1TiAl合金在航空發(fā)動機中的應用

鸕母呶慮嶂屎轄?材料，如圖1所示[2-3]；此外，TiAl合金還能夠承受海水腐蝕、應力腐蝕及具有低密度、高彈性模量等性能。目前TiAl合金主要應用于飛機發(fā)動機、航天特種設備、渦輪機葉片、特殊結(jié)構(gòu)件和汽車發(fā)動機等重要關(guān)鍵零部件的制造中[4]。盡管TiAl合金在航空航天材料中展現(xiàn)出了....

圖2.1周期性邊界示意圖

碩士學位論文11圖2.1周期性邊界示意圖(2)自由邊界條件自由邊界條件是一種非線性問題，其數(shù)學含義是偏微分方程的定解問題，其定解區(qū)域的部分邊界待定且和定解問題的解相關(guān)并確定，則待定邊界就是自由邊界。在分子動力學中設定自由邊界條件能夠更真實的反映模擬材料的性質(zhì)[60]，一般在建模時....

圖2.2嵌入能和斥能示意圖

加工參數(shù)對單晶γ-TiAl合金納米切削質(zhì)量影響的分子動力學模擬12)]()()[(jijAjii"rijcij=VrrVfbrV+(2.11)其中，ijr為兩原子間距；)(ijcrf為原子間相互作用截斷函數(shù)；)(ijArV為吸引項對偶勢；)(ij"rrV為排斥項對偶勢；ijb為調(diào)....

圖3.1單晶γ-TiAl合金納米切削模型

加工參數(shù)對單晶γ-TiAl合金納米切削質(zhì)量影響的分子動力學模擬18模型要經(jīng)過弛豫以使所建模型能量最小化，弛豫過程選擇微正則系綜進行牛頓力學計算。切削過程中除了微正則系綜進行牛頓力學計算外，同時需要用正則系綜以保證系統(tǒng)溫度的熱平衡。整個模擬過程刀具沿[001]方向(-X軸方向)進行....

本文編號：3954494