納晶γ-TiAl金屬間化合物力學性能的分子動力學模擬.pdf

1、本文利用分子動力學(Molecular Dynamics,MD)方法對單晶γ-TiAl金屬間化合物的彈性性能、塑性變形及斷裂等力學性能進行了研究。
　　計算了單晶γ-TiAl等溫彈性變形過程中的能量變化,利用推導出來的彈性常數(shù)關于能量的函數(shù)的數(shù)學表達式以及彈性模量與彈性常數(shù)的關系式,得到單晶γ-TiAl的6個獨立等溫彈性常數(shù)和彈性模量;接著計算了γ-TiAl接近零溫(0.01K)時的不同滑移系的堆垛層錯能和(1/6)﹤112]{1

2、11}孿生系的孿晶能,發(fā)現(xiàn)γ-TiAl較一般面心立方(Face-Centered Cubical,FCC)晶體可動滑移系數(shù)目明顯減少。根據Rice和Zhou等提出的一些材料斷裂判據以及塑性變形中滑移和孿生競爭機制,預測γ-TiAl室溫下呈現(xiàn)脆性,塑性很差,主要的塑性變形方式為(1/6)﹤112]{111}孿生,其次為普通位錯(1/2)﹤110]{111}的滑移,最后是超位錯(1/2)﹤011]{111}的滑移。這與實驗結果相吻合。最后,

3、計算了γ-TiAl在不同溫度下的堆垛層錯能和孿晶能,分析了溫度對γ-TiAl金屬間化合物變形和斷裂機理的影響,指出當溫度升高時γ-TiAl將可能出現(xiàn)韌性斷裂,塑性變形的主要方式為普通位錯(1/2)﹤110]{111}的滑移。
　　模擬了單晶γ-TiAl在有側向約束和無側向約束兩種情況下300K等溫拉伸的過程,得到應力應變曲線,由此獲得等溫彈性模量,與前面通過計算等溫彈性變形過程中的能量變化得到的等溫彈性模量值以及實驗值作對比,發(fā)現(xiàn)