晶界对双晶γ-TiAl力学性能影响的计算机模拟
发布时间：2020-12-12 18:03
晶界,作为一种重要的面缺陷,对于提高并改善材料的力学性能起着关键的作用。在晶界面上,原子从一个取向转变到另一个取向的过渡状态,使得晶界处原子排列不规则,并具有一些不同于两侧晶粒的特殊性能。本文即利用分子动力学与晶体塑性有限元,模拟含不同取向晶界的双晶γ-TiAl,在不同应变率、不同温度条件下单轴拉伸时,晶界对材料位错形核发射、滑移系启动情况及力学性能的影响。本研究分别选取含Σ3（111）109.5°晶界,含Σ3（211）70.5°晶界,含Σ5（210）36.9°晶界及含Σ9（310）38.9°晶界的四种双晶γ-TiAl,对其进行晶体塑性有限元单轴拉伸模拟,分析其应力应变的变化及滑移系启动情况;并通过分子动力学单轴拉伸模拟,研究在应变率分别为1×108s-1、1×109s-1、1×1010s-1及在温度分别为1K、100K、300K、600K的条件下,晶界对材料位错形核发射及材料力学性能的影响机制。晶体塑性有限元模拟结果表明:除含Σ3（111）109.5°晶...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同尺度下的计算机模拟方法
处原子运动时产生的粘滞现象。后来，Wilson 提出大角度晶界重模型源于 1926 年 Friedal 的发现，也就是重合位置点阵模型(CS晶界的基础上提出了 DSC 点阵模型，Bollmann 将重合位置点型，晶界理论得到进一步的发展与完善。本文采用重合位置点iAl 模型，因此首先简单介绍 CSL 模型[38]。点阵(CSL)模型假设两晶粒的点阵互相穿插，其中一些原子周期新的点阵，即超点阵。重合位置点阵具有四个基本参数，分别度 θ、一个在(hkl)面上的重合位置坐标(x,y)及重位单胞体积与原 也可用 CSL 单胞中所包含的原子数与原单胞中的原子数之比来的原子数密度的倒数，Σ 只能为奇数。Σ 值越小，重合位置点阵越多，原子排列越规则，晶界能量越低，晶界迁移率越低[38]，但的。表 1.1 为立方晶体部分低 Σ 值晶界的旋转角度 θ 和 Σ 值[39]。重位点阵示意图，图中圆圈和黑色实心圆分别表示两晶面的点圈或黑色实心圆就有一个与圆圈或黑色实心圆重合，OABC 构
图 1.3 先进战斗机中钛及钛合金的使用情况.3.1 γ-TiAl 合金的晶体结构TiAl 基合金相图如图 1.4 所示，包括 Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3等金属间化合物，其TiAl 位于相图中部，铝含量为 43~52at.%[54]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响的分子动力学模拟[J]. 曹卉,芮执元,罗德春,付蓉,剡昌锋. 材料科学与工程学报. 2016(04)
[2]有限元分析系统的发展现状与展望[J]. 谢小丽. 电脑知识与技术. 2016(18)
[3]单晶γ-TiAl合金中裂纹沿[111]晶向扩展的分子动力学研究[J]. 罗德春,芮执元,付蓉,张玲,剡昌锋,曹卉. 功能材料. 2016(02)
[4]不同应变率下纳米多晶Cu/Ni薄膜变形行为的分子动力学模拟[J]. 成聪,陈尚达,吴勇芝,黄鸿翔. 材料工程. 2015(03)
[5]单晶γ-TiAl合金微观滑移机制的研究[J]. 芮执元,张国涛,冯瑞成,张亚玲,剡昌锋. 功能材料. 2015(01)
[6]γ-TiAl中<110>倾斜晶界断裂行为的分子动力学模拟（英文）[J]. 赵文娟,徐东生,赵敬伟,王皞. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[7]TiAl合金的制备及应用现状[J]. 刘娣,张利军,米磊,郭凯,薛祥义. 钛工业进展. 2014(04)
[8]晶界位错发射与湮没过程的晶体相场模拟[J]. 高英俊,卢成健,罗志荣,林葵,黄创高. 中国有色金属学报. 2014(08)
[9]多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究[J]. 袁林,敬鹏,刘艳华,徐振海,单德彬,郭斌. 物理学报. 2014(01)
[10]垂直晶界铜双晶的拉伸变形行为[J]. 李发东,李玉龙,索涛,汤忠斌,郭亚洲. 中国有色金属学报. 2012(05)
博士论文
[1]TWIP钢中形变孪晶的多晶体塑性有限元模拟[D]. 王园园.东北大学 2014
[2]FCC金属冷加工织构演变的晶体塑性有限元模拟[D]. 司良英.东北大学 2009
[3]TiAl基合金组织控制对力学性能的影响[D]. 李臻熙.北京航空材料研究院 2000
硕士论文
[1]Ti3Al单晶和双相片层TiAl合金塑性行为的CPFEM模拟[D]. 唐安.湘潭大学 2016
[2]MIF辅助γ-TiAl基合金细化晶粒和晶界工程的研究[D]. 吕成成.南京理工大学 2016
[3]γ-TiAl双辉等离子Zr-Y共渗工艺及改性层性能研究[D]. 朱艺敏.南京航空航天大学 2016
[4]Cu及γ-TiAl合金拉伸变形的MD研究[D]. 刘明贵.湘潭大学 2015
[5]取向与晶界影响γ-TiAl合金位错与孪生启动的FEM模拟[D]. 谢鑫强.湘潭大学 2015
[6]基于热模拟实验和晶体塑性理论的轻合金流变行为研究[D]. 刘澜涛.重庆大学 2015
[7]双晶铜晶界能及其结构稳定性的分子动力学模拟[D]. 刘渊.南京理工大学 2012
[8]晶界工程对镍基690合金耐晶间腐蚀性能的影响[D]. 冯万里.上海交通大学 2011
[9]带孔纳米单晶铜弯拉特性的分子动力学模拟[D]. 王玉.西北工业大学 2006
[10]纳晶γ-TiAl金属间化合物力学性能的分子动力学模拟[D]. 周宗荣.中国科学技术大学 2006
本文编号：2913031
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同尺度下的计算机模拟方法
处原子运动时产生的粘滞现象。后来，Wilson 提出大角度晶界重模型源于 1926 年 Friedal 的发现，也就是重合位置点阵模型(CS晶界的基础上提出了 DSC 点阵模型，Bollmann 将重合位置点型，晶界理论得到进一步的发展与完善。本文采用重合位置点iAl 模型，因此首先简单介绍 CSL 模型[38]。点阵(CSL)模型假设两晶粒的点阵互相穿插，其中一些原子周期新的点阵，即超点阵。重合位置点阵具有四个基本参数，分别度 θ、一个在(hkl)面上的重合位置坐标(x,y)及重位单胞体积与原 也可用 CSL 单胞中所包含的原子数与原单胞中的原子数之比来的原子数密度的倒数，Σ 只能为奇数。Σ 值越小，重合位置点阵越多，原子排列越规则，晶界能量越低，晶界迁移率越低[38]，但的。表 1.1 为立方晶体部分低 Σ 值晶界的旋转角度 θ 和 Σ 值[39]。重位点阵示意图，图中圆圈和黑色实心圆分别表示两晶面的点圈或黑色实心圆就有一个与圆圈或黑色实心圆重合，OABC 构
图 1.3 先进战斗机中钛及钛合金的使用情况.3.1 γ-TiAl 合金的晶体结构TiAl 基合金相图如图 1.4 所示，包括 Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3等金属间化合物，其TiAl 位于相图中部，铝含量为 43~52at.%[54]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响的分子动力学模拟[J]. 曹卉,芮执元,罗德春,付蓉,剡昌锋. 材料科学与工程学报. 2016(04)
[2]有限元分析系统的发展现状与展望[J]. 谢小丽. 电脑知识与技术. 2016(18)
[3]单晶γ-TiAl合金中裂纹沿[111]晶向扩展的分子动力学研究[J]. 罗德春,芮执元,付蓉,张玲,剡昌锋,曹卉. 功能材料. 2016(02)
[4]不同应变率下纳米多晶Cu/Ni薄膜变形行为的分子动力学模拟[J]. 成聪,陈尚达,吴勇芝,黄鸿翔. 材料工程. 2015(03)
[5]单晶γ-TiAl合金微观滑移机制的研究[J]. 芮执元,张国涛,冯瑞成,张亚玲,剡昌锋. 功能材料. 2015(01)
[6]γ-TiAl中<110>倾斜晶界断裂行为的分子动力学模拟（英文）[J]. 赵文娟,徐东生,赵敬伟,王皞. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[7]TiAl合金的制备及应用现状[J]. 刘娣,张利军,米磊,郭凯,薛祥义. 钛工业进展. 2014(04)
[8]晶界位错发射与湮没过程的晶体相场模拟[J]. 高英俊,卢成健,罗志荣,林葵,黄创高. 中国有色金属学报. 2014(08)
[9]多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究[J]. 袁林,敬鹏,刘艳华,徐振海,单德彬,郭斌. 物理学报. 2014(01)
[10]垂直晶界铜双晶的拉伸变形行为[J]. 李发东,李玉龙,索涛,汤忠斌,郭亚洲. 中国有色金属学报. 2012(05)
博士论文
[1]TWIP钢中形变孪晶的多晶体塑性有限元模拟[D]. 王园园.东北大学 2014
[2]FCC金属冷加工织构演变的晶体塑性有限元模拟[D]. 司良英.东北大学 2009
[3]TiAl基合金组织控制对力学性能的影响[D]. 李臻熙.北京航空材料研究院 2000
硕士论文
[1]Ti3Al单晶和双相片层TiAl合金塑性行为的CPFEM模拟[D]. 唐安.湘潭大学 2016
[2]MIF辅助γ-TiAl基合金细化晶粒和晶界工程的研究[D]. 吕成成.南京理工大学 2016
[3]γ-TiAl双辉等离子Zr-Y共渗工艺及改性层性能研究[D]. 朱艺敏.南京航空航天大学 2016
[4]Cu及γ-TiAl合金拉伸变形的MD研究[D]. 刘明贵.湘潭大学 2015
[5]取向与晶界影响γ-TiAl合金位错与孪生启动的FEM模拟[D]. 谢鑫强.湘潭大学 2015
[6]基于热模拟实验和晶体塑性理论的轻合金流变行为研究[D]. 刘澜涛.重庆大学 2015
[7]双晶铜晶界能及其结构稳定性的分子动力学模拟[D]. 刘渊.南京理工大学 2012
[8]晶界工程对镍基690合金耐晶间腐蚀性能的影响[D]. 冯万里.上海交通大学 2011
[9]带孔纳米单晶铜弯拉特性的分子动力学模拟[D]. 王玉.西北工业大学 2006
[10]纳晶γ-TiAl金属间化合物力学性能的分子动力学模拟[D]. 周宗荣.中国科学技术大学 2006
本文编号：2913031
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