Ti與Ti-Al合金快速凝固和晶體生長(zhǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、Ti-Al合金作為一類重要合金,具有一系列獨(dú)特的物理化學(xué)特性,被應(yīng)用到先進(jìn)設(shè)計(jì)之中。而非晶態(tài)合金具有比晶態(tài)合金更好的強(qiáng)度、韌性、耐磨和抗腐蝕能力,對(duì) Ti-Al合金進(jìn)行熱處理得到非晶態(tài)合金,可以大大改善其性能,因此有必要研究Ti-Al非晶態(tài)合金的形成過程和影響條件。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了Ti與Ti-Al合金熔體在快速凝固過程中微觀結(jié)構(gòu)的演化,主要研究?jī)?nèi)容包括降溫速率對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響,Al原子含量對(duì)Ti-Al非晶態(tài)合金力學(xué)性能的影響

2、,以及壓力對(duì)Ti-Al合金凝固過程的影響,并且用固液兩層建模的方法觀察了Ti晶體生長(zhǎng)的過程。
　　研究表明,Ti與Ti-Al合金熔體在高降溫速率下凝固生成非晶,低降溫速率下凝固生成晶體,并且Ti-Al合金比純Ti更容易凝固生成非晶,同時(shí)在生成非晶的降溫速率范圍內(nèi),原子的微觀結(jié)構(gòu)和凝固產(chǎn)物的彈性性能對(duì)降溫速率并不敏感。Ti-Al合金熔體凝固生成非晶的過程受Al原子含量影響較大,同時(shí)Ti-Al非晶態(tài)合金彈性模量隨Al原子含量變化規(guī)律與

3、Ti-Al晶態(tài)合金相似。
　　在研究不同壓力對(duì)凝固過程的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),壓力對(duì)凝固生成晶體和非晶過程都有明顯影響,壓力越大,晶化溫度以及玻璃轉(zhuǎn)化溫度會(huì)越高。加壓會(huì)減小原子間的間隙和原子體積,并且合適的壓力有助于形核過程,但過大的壓力反而會(huì)抑制形核。
　　固液兩層建模法結(jié)合可視化的研究方法研究晶體生長(zhǎng)過程是非常有效的,因?yàn)榭梢杂^察到晶體生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)變化細(xì)節(jié)。研究表明,晶體的生長(zhǎng)是從固液交界面開始的,說明晶體生長(zhǎng)更容易從已經(jīng)形核的原子