γ- TiAl合金中残余应力分布的调控机制及其对断裂行为的影响
发布时间：2021-08-01 04:38
γ-TiAl合金以其优良的高温性能成为航空航天等领域非常有前景的高温轻质结构材料,但其具有室温脆性,在加工时易引入残余应力,制约了其在航空航天等领域中的应用。因残余应力不易全面检测且直观性差等因素,残余应力的存在往往被人们所忽视。不同的残余应力分布状态严重影响了构件的加工精度、几何尺寸稳定性、静强度与疲劳强度等。构件在服役过程中,当外载荷与残余应力耦合作用时,其内部产生的微空洞、微裂纹等缺陷不断演化形成裂纹,而裂纹的失稳扩展是材料失效的主要原因之一。为避免不良残余应力带来的危害,需要对构件中的残余应力分布进行有效调控,这就有必要从原子尺度上明晰不同工艺参数下残余应力的调控机制和重分布规律以及残余应力对材料的力学性能的影响。而通过实验难以观测到退火消除残余应力和加载失效时γ-TiAl合金内部微观缺陷的动态演化全过程,有必要借助于计算机模拟在微观尺度下展开研究。为此,本文采用分子动力学方法（Molecular dynamics,MD）,研究了去应力退火对多晶γ-TiAl合金中残余应力分布的调控机制,分析了含Σ3（111）孪晶界的γ-TiAl合金中残余应力对其断裂行为的影响。主要研究结果如下...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温下TiAl合金及镍基合金的比强度
其中的代表 Ti-43Al-4Nb-1Mo温获得较大的β相体积分数，后锻造获得的公司首次宣布使用 TiAl 合金（4822）制造低压涡轮叶片应用于 Boeing 787 的 GEnx 发动机，至 2016 年时约有 19 万个 TiAl 合金经验表明发动机油耗降低了 20%，噪音降低国 Snecma 和 Mecachrome 公司将铸造的γ-T系列航空发动机，取代 CFM56 发动机，并被3]。Leistritz 公司利用等温锻造工艺成功制，如图 1.2 所示[14]。美国 CAESAR 着手于将Snecma 还计划利用粉末制造来生产 TiAl 合也宣布他们将在新型窄体飞机推力发动机ASA 估计，2020 年时 20%-25%的航空发动
款由 Pierre Hirel[74]等人开发的开源软件，可在s 系统上实现超晶胞的构造以及在晶体中引入位错、裂纹）、平面缺陷（堆垛层错）等。V，在一定的空间内布置种子坐标，依据种子体积，晶界界面数量等与实际晶粒保持相所示： ijiiiVPpdppdpp ( ) {/(,) (,)}(i ,j 1,2,3,..)为 p 到 pi之间的距离，V（pi）称为 Pi的 V所 示 ， 晶 胞 中 的 种 子 坐 标 和 晶 粒 位 向 随，将每个晶粒视为球体求得半径为 4.693nm84 个原子。图中绿色原子对应在 OVITO 中 FCT 结构与 FCC 结构相似），白色原子为 O
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光冲击金属表面残余应力形成机制的研究进展[J]. 蒋苏州,曹宇鹏,花国然,周东呈,陈浩天. 热加工工艺. 2018(14)
[2]用于二维分布残余应力场测量的渐进裂纹柔度法[J]. 陈金龙,尹承振,孙翠茹. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(05)
[3]基于电磁超声的焊接残余应力测量研究[J]. 徐烽,欧阳林婷,王宏,冯佳俊,陈志平. 压力容器. 2018(04)
[4]一代新材料,一代新型发动机:航空发动机的发展趋势及其对材料的需求[J]. 刘大响. 材料工程. 2017(10)
[5]金属构件残余应力测量技术进展[J]. 王楠,罗岚,刘勇,彭如意,吴进. 仪器仪表学报. 2017(10)
[6]TiAl基合金成形技术的研究现状[J]. 张琛,杨森,颜银标. 兵器材料科学与工程. 2017(04)
[7]残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响[J]. 王慧军,陈林,郭飞翔,陈昆宇,宿皓,刘志敏. 金属热处理. 2017(06)
[8]高Nb-TiAl合金高温固态置氢组织与高温变形行为[J]. 马腾飞,陈瑞润,郭景杰,丁宏升,苏彦庆,傅恒志. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[9]不同退火工艺对HT250灰铸铁床身残余应力的影响[J]. 于泳,王慧. 热加工工艺. 2017(10)
[10]退火对表面机械研磨处理工业纯锆显微组织和残余应力的影响[J]. 张聪惠,朱珊珊,王耀勉,宋薇. 金属热处理. 2017(02)
博士论文
[1]残余应力超声无损检测与调控技术研究[D]. 宋文涛.北京理工大学 2016
[2]电脉冲法消除残余应力的理论及关键技术研究[D]. 郑建毅.浙江大学 2011
硕士论文
[1]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
[2]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
本文编号：3314829
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温下TiAl合金及镍基合金的比强度
其中的代表 Ti-43Al-4Nb-1Mo温获得较大的β相体积分数，后锻造获得的公司首次宣布使用 TiAl 合金（4822）制造低压涡轮叶片应用于 Boeing 787 的 GEnx 发动机，至 2016 年时约有 19 万个 TiAl 合金经验表明发动机油耗降低了 20%，噪音降低国 Snecma 和 Mecachrome 公司将铸造的γ-T系列航空发动机，取代 CFM56 发动机，并被3]。Leistritz 公司利用等温锻造工艺成功制，如图 1.2 所示[14]。美国 CAESAR 着手于将Snecma 还计划利用粉末制造来生产 TiAl 合也宣布他们将在新型窄体飞机推力发动机ASA 估计，2020 年时 20%-25%的航空发动
款由 Pierre Hirel[74]等人开发的开源软件，可在s 系统上实现超晶胞的构造以及在晶体中引入位错、裂纹）、平面缺陷（堆垛层错）等。V，在一定的空间内布置种子坐标，依据种子体积，晶界界面数量等与实际晶粒保持相所示： ijiiiVPpdppdpp ( ) {/(,) (,)}(i ,j 1,2,3,..)为 p 到 pi之间的距离，V（pi）称为 Pi的 V所 示 ， 晶 胞 中 的 种 子 坐 标 和 晶 粒 位 向 随，将每个晶粒视为球体求得半径为 4.693nm84 个原子。图中绿色原子对应在 OVITO 中 FCT 结构与 FCC 结构相似），白色原子为 O
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光冲击金属表面残余应力形成机制的研究进展[J]. 蒋苏州,曹宇鹏,花国然,周东呈,陈浩天. 热加工工艺. 2018(14)
[2]用于二维分布残余应力场测量的渐进裂纹柔度法[J]. 陈金龙,尹承振,孙翠茹. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(05)
[3]基于电磁超声的焊接残余应力测量研究[J]. 徐烽,欧阳林婷,王宏,冯佳俊,陈志平. 压力容器. 2018(04)
[4]一代新材料,一代新型发动机:航空发动机的发展趋势及其对材料的需求[J]. 刘大响. 材料工程. 2017(10)
[5]金属构件残余应力测量技术进展[J]. 王楠,罗岚,刘勇,彭如意,吴进. 仪器仪表学报. 2017(10)
[6]TiAl基合金成形技术的研究现状[J]. 张琛,杨森,颜银标. 兵器材料科学与工程. 2017(04)
[7]残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响[J]. 王慧军,陈林,郭飞翔,陈昆宇,宿皓,刘志敏. 金属热处理. 2017(06)
[8]高Nb-TiAl合金高温固态置氢组织与高温变形行为[J]. 马腾飞,陈瑞润,郭景杰,丁宏升,苏彦庆,傅恒志. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[9]不同退火工艺对HT250灰铸铁床身残余应力的影响[J]. 于泳,王慧. 热加工工艺. 2017(10)
[10]退火对表面机械研磨处理工业纯锆显微组织和残余应力的影响[J]. 张聪惠,朱珊珊,王耀勉,宋薇. 金属热处理. 2017(02)
博士论文
[1]残余应力超声无损检测与调控技术研究[D]. 宋文涛.北京理工大学 2016
[2]电脉冲法消除残余应力的理论及关键技术研究[D]. 郑建毅.浙江大学 2011
硕士论文
[1]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
[2]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
本文编号：3314829
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