基于分子动力学的钛合金扩散连接过程及力学性能研究

发布时间：2024-05-13 03:48

　　钛合金扩散连接结构因具有焊接质量好、应力变形小等优点,被广泛应用于航空制造领域。扩散连接工艺参数等因素决定了钛合金扩散连接质量,进而决定了扩散连接接头的力学性能。论文采用分子动力学模拟方法对钛合金扩散连接过程进行研究,以期为钛合金扩散连接工艺参数优化、连接接头力学性能预测提供理论支撑。基于分子动力学基本原理,建立了TC4钛合金扩散连接过程的分子动力学模拟方法。采用原子随机替换法获得了相应百分比含量的TC4(Ti-6Al-4V)原胞模型。采用混合势法(EAM与Morse势)对原胞模型进行了时效相变处理,模拟了TC4亚稳态?相析出?相的过程。根据相变过程中点阵结构变化情况,分析了???相变机制,并获得了稳定的TC4钛合金?(10)?双相模型。基于上述模型结果,采用Nose-Hoover温度控制法以及Parrinello-Rahman压强控制法,实现了多种工艺参数下TC4扩散连接过程的模拟。通过Matlab编程获得了不同状态下的原子浓度分布图,分析了扩散连接宽度随工艺参数的变化规律;建立不同尺度、接触类型的孔洞模型,考察了粗糙度对界面孔洞闭合的影响;利用均方差函数(MSD)对Ti、Al、V的...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1钛合金在航空领域的应用

Boeing-787大型客机（图1.1（b））的用钛量达到15%[2],[3]。其中，以TC4为代表的钛合金拥有良好的工艺塑性以及各种压力方式下的可焊接性，成为航空发动机领域运用范围最广、使用量最多的钛合金材料[4]。目前主要用于制造风扇和压气机盘及叶片，以及飞....

图1.2超塑性成形/扩散连接技术在航空领域的应用

基于分子动力学的钛合金扩散连接过程及力学性能研究合金扩散连接过程，剖析工艺参数对扩散连接过程的影响规律，具有重要意义。同时，在扩散连接过程模拟的基础上，再对扩散连接件进行力学变形行为模拟，建立起抗拉强度等力学性能与扩散连接工艺参数之间的联系，从而达到预测扩散连接件力学性能的目的，....

图1.3密排六方结构及体心立方结构钛晶胞示意图

南京航空航天大学硕士学位论文图1.3为密排六方结构和体心立方结构钛的晶胞结构示意图。Ti的一个晶胞中包，位置坐标分别为（0，0，0）和（2/3，1/3，1/2），具体结构如图1.3（a）所示。a和c表征，a表征地面六边形的边长，c表示六棱柱体的高度。具....

图1.4换位扩散机制原理图

（a）交换扩散机制（b）空位扩散机制（c）间隙扩散机制图1.4换位扩散机制原理图2.3钛合金的扩散连接技术扩散连接技术正是以固体扩散理论为基础，在一定的温度、压力条件下，使得材料在发生原子量级的相互扩散，在界面形成新的扩散层，从而获得连接质量良好的接头。该目前材料制造....

本文编号：3972334