本文關(guān)鍵詞：鈦合金內(nèi)裂紋愈合的機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 裂紋愈合 分子動(dòng)力學(xué) 壓應(yīng)力 位錯(cuò)

【摘要】：研究材料內(nèi)部裂紋愈合的機(jī)理有助于對(duì)含有裂紋的材料進(jìn)行性能改造,消除裂紋使其回收利用,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。而且通過了解裂紋愈合的機(jī)理我們也可以找出材料中裂紋可能產(chǎn)生的原因以及其擴(kuò)散的方式。在材料的生產(chǎn)或者使用中可以為避免出現(xiàn)裂紋提供理論指導(dǎo)。本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法,模擬了單晶鈦內(nèi)部球形空洞在壓縮變形條件下的愈合行為。模擬結(jié)果表明:在壓縮條件下空洞處有位錯(cuò)產(chǎn)生,位錯(cuò)沿著密排面移動(dòng),并且位錯(cuò)伴隨著層錯(cuò)帶產(chǎn)生。通過位錯(cuò)的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng),球型裂紋逐漸變小,最后消失。裂紋消失后,晶體中分布著位錯(cuò)網(wǎng)和小的空洞。正是由于位錯(cuò)的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和湮滅,使得裂紋中的空隙部分被轉(zhuǎn)移,這是納米尺度裂紋愈合的根本原因。為了研究壓縮變形條件下晶界對(duì)純鈦內(nèi)部球形空洞壓實(shí)愈合的影響規(guī)律,本文通過建立壓縮變形條件下含球形空洞的雙晶鈦模型,采用分子動(dòng)力學(xué)方法,模擬比較了三組不同的空洞與晶界的位置關(guān)系,空洞遠(yuǎn)離晶界、空洞靠近晶界和空洞在晶界上的空洞愈合情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在壓縮變形條件下,若空洞遠(yuǎn)離晶界,兩端發(fā)射位錯(cuò)環(huán),最易愈合;若空洞靠近晶界,只有一端發(fā)射位錯(cuò)環(huán),愈合速度次之;若空洞在晶界上,不發(fā)射位錯(cuò)環(huán),只是沿著兩個(gè)不同晶粒的密排面發(fā)射線性位錯(cuò),最難愈合。通過對(duì)應(yīng)變、溫度、應(yīng)變速率、晶界對(duì)鈦合金內(nèi)裂紋愈合的影響研究指出:(1)隨著應(yīng)變?cè)龃?鈦合金內(nèi)裂紋處沿密排面向外發(fā)射位錯(cuò),伴隨著層錯(cuò)的出現(xiàn),裂紋最后愈合;(2)溫度對(duì)裂紋愈合速度的影響很大,并且此時(shí)裂紋的愈合機(jī)理主要為原子熱擴(kuò)散愈合機(jī)理和近距離的原子之間形成結(jié)合鍵的愈合機(jī)理;(3)大應(yīng)變率導(dǎo)致了位錯(cuò)萌生以及之后發(fā)展的滯后也即應(yīng)變速率的敏感性是位錯(cuò)的滯后導(dǎo)致的;(4)其他條件相同的情況下,應(yīng)變速率大不利于裂紋的愈合。
【關(guān)鍵詞】：裂紋愈合 分子動(dòng)力學(xué) 壓應(yīng)力 位錯(cuò)
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.23
【目錄】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 金屬材料內(nèi)部裂紋研究概況11
• 1.2 金屬材料內(nèi)部裂紋愈合方法的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 熱處理12-13
• 1.2.2 施加電能13-14
• 1.2.3 施加機(jī)械能14
• 1.3 內(nèi)裂紋愈合過程形態(tài)演化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 裂紋愈合機(jī)理的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4.1 晶界擴(kuò)散愈合機(jī)理15-17
• 1.4.2 晶粒長大填充裂紋的愈合機(jī)理17-18
• 1.4.3 粘附機(jī)理18
• 1.4.4 位錯(cuò)擴(kuò)散和與位錯(cuò)湮滅相關(guān)的愈合機(jī)理18-19
• 1.5 金屬材料內(nèi)部裂紋愈合研究存在的問題19
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 分子動(dòng)力學(xué)模擬及其在裂紋愈合中的應(yīng)用20-29
• 2.1 材料的尺度范圍20
• 2.2 分子動(dòng)力學(xué)概述20-23
• 2.2.1 勢函數(shù)的介紹21-22
• 2.2.2 邊界條件22-23
• 2.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬的原理與方法23-26
• 2.3.1 分子動(dòng)力學(xué)基本原理23
• 2.3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬的系綜23-25
• 2.3.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬的控制方法25-26
• 2.4 分子動(dòng)力學(xué)模擬在裂紋愈合中的應(yīng)用26-27
• 2.5 分子動(dòng)力學(xué)及其后處理軟件介紹27-29
• 2.5.1 Lammps介紹27-28
• 2.5.2 后處理軟件Ovito介紹28-29
• 第三章 壓力條件下純鈦內(nèi)部裂紋的愈合形態(tài)及機(jī)理29-42
• 3.1 模型的建立29-30
• 3.2 單晶鈦內(nèi)部球形空洞的愈合機(jī)理30-35
• 3.2.1 模型與加載30
• 3.2.2 結(jié)果與討論30-35
• 3.2.3 結(jié)論35
• 3.3 晶界對(duì)純鈦內(nèi)部球形空洞壓實(shí)愈合的影響機(jī)理35-40
• 3.3.1 模型與加載35-36
• 3.3.2 結(jié)果與討論36-40
• 3.3.3 結(jié)論40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 鈦合金內(nèi)部裂紋的愈合形態(tài)及機(jī)理42-57
• 4.1 應(yīng)變對(duì)鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機(jī)理42-48
• 4.1.1 模型與加載42-43
• 4.1.2 結(jié)果與討論43-48
• 4.2 溫度對(duì)鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機(jī)理48-52
• 4.2.1 模型48
• 4.2.2 邊界條件48
• 4.2.3 溫度條件的設(shè)置48
• 4.2.4 結(jié)果與討論48-52
• 4.3 應(yīng)變速率對(duì)鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機(jī)理52-53
• 4.3.1 模型與加載52
• 4.3.2 結(jié)果與討論52-53
• 4.4 晶界對(duì)鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機(jī)理53-56
• 4.4.1 模型與加載54
• 4.4.2 結(jié)果與討論54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 主要結(jié)論57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：560482