镍基合金纳米孪晶表面划痕机理研究
发布时间：2021-01-06 20:06
发动机目前正在向着节能、低污染和轻量化的趋势发展。随着发动机强化水平提高,发动机内部重要零部件将会承受更加严重的机械、热负荷,这对零件材料提出了更高的要求,镍基合金具有优异的高温强度、耐腐蚀性等性能而得到广泛应用。纳米孪晶具有优秀的机械、物理等性能,有研究表明在材料内部引入纳米孪晶结构可以提高材料力学性能。本文采用分子动力学研究方法,模拟含有纳米孪晶的镍基合金纳米划擦过程,研究纳米孪晶结构在纳米划擦过程的变形机理以及在划擦过程中对模型力学性能的影响。纳米压痕模拟结果发现纳米孪晶的存在可以提高材料的力学性能。硬度和弹性模量这两个指标的数值都随孪晶片层厚度的增加先增后减,理论上存在某个孪晶片层厚度使模型力学性能达到最高,本文中建立了五个模型,它们的孪晶层厚度分别0、1 nm、1.836nm、2.427 nm、3.233 nm,其中综合力学性能表现最好的模型孪晶层厚度为1.836 nm。分析不同压痕深度下模型变形情况得出模型强化机理:孪晶界与位错之间相互作用吸纳大量位错和塑性变形,塑性变形过程中位错在孪晶界上移动、塞积、形核增殖,提高了材料的综合力学能力。纳米划擦模拟研究了孪晶片层厚度、划擦...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 纳米孪晶研究现状
1.3 纳米摩擦学研究现状
1.4 本文主要内容
2 分子动力学原理技术
2.1 分子动力学基本原理
2.1.1 分子动力学运动方程与数值积分方法
2.1.2 势能函数选取
2.1.3 系综与边界条件
2.1.4 时间步长、截断半径及近邻表
2.2 研究中使用到的各种软件及技术
2.2.1 模拟仿真软件
2.2.2 可视化软件
2.2.3 数据处理软件
2.3 本章小结
3 纳米孪晶表面压痕计算
3.1 模型建立及仿真条件
3.2 模拟步骤
3.3 模拟结果分析
3.4 本章小结
4 纳米孪晶表面划痕计算
4.1 孪晶片层厚度对模型力学性能影响
4.2 划擦速度对模型力学性能影响
4.3 划头半径对模型力学性能影响
4.4 本章小结
5 划擦过程中纳米孪晶结构变形机理
5.1 弹性变形机理
5.2 摩擦系数变化机理
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向航空发动机的镍基合金磨削技术研究进展[J]. 丁文锋,苗情,李本凯,徐九华. 机械工程学报. 2019(01)
[2]纳米结构金属材料的塑性变形制备技术[J]. 陶乃镕,卢柯. 金属学报. 2014(02)
[3]温度对电沉积纳米孪晶Ni显微结构及纳米压痕力学性能的影响[J]. 成宇浩,张跃飞,毛圣成,韩晓东,张泽. 金属学报. 2012(11)
[4]纳米孪晶金属材料[J]. 卢磊,卢柯. 金属学报. 2010(11)
[5]Tensile Properties of Cu with Deformation Twins Induced by SMAT[J]. Jinyu GUO, Ke WANG and Lei LU Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2006(06)
[6]分子动力学模拟基本原理和主要技术[J]. 崔守鑫,胡海泉,肖效光,黄海军. 聊城大学学报(自然科学版). 2005(01)
[7]哈氏合金及其应用[J]. 陈恭珉. 上海化工. 2004(10)
[8]分子动力学模拟的主要技术[J]. 文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚. 力学进展. 2003(01)
[9]汽车发动机排气门座用镍基合金[J]. 黄乾尧,师燕渝. 汽车工艺与材料. 1999(06)
博士论文
[1]纳米晶体材料超精密加工亚表面损伤机理研究[D]. 李甲.湖南大学 2017
[2]陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究[D]. 詹友基.华侨大学 2013
[3]镍基高温合金整体叶轮高效加工应用基础研究[D]. 李军利.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]基于原子力显微镜的MoS2纳米摩擦性能研究[D]. 严鑫洋.湘潭大学 2018
[2]循环变形条件下单晶和孪晶铜的力学特性[D]. 孙超.南京大学 2018
[3]基于纳米压痕技术的纳米孪晶形成及强化机理研究[D]. 杨松.大连理工大学 2016
[4]基于新型随形工具的SiC自由曲面去除行为研究[D]. 刘雷雷.吉林大学 2016
[5]碲锌镉单晶纳米压/划痕的分子动力学模拟[D]. 霍艳霞.大连理工大学 2015
本文编号：2961182
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 纳米孪晶研究现状
1.3 纳米摩擦学研究现状
1.4 本文主要内容
2 分子动力学原理技术
2.1 分子动力学基本原理
2.1.1 分子动力学运动方程与数值积分方法
2.1.2 势能函数选取
2.1.3 系综与边界条件
2.1.4 时间步长、截断半径及近邻表
2.2 研究中使用到的各种软件及技术
2.2.1 模拟仿真软件
2.2.2 可视化软件
2.2.3 数据处理软件
2.3 本章小结
3 纳米孪晶表面压痕计算
3.1 模型建立及仿真条件
3.2 模拟步骤
3.3 模拟结果分析
3.4 本章小结
4 纳米孪晶表面划痕计算
4.1 孪晶片层厚度对模型力学性能影响
4.2 划擦速度对模型力学性能影响
4.3 划头半径对模型力学性能影响
4.4 本章小结
5 划擦过程中纳米孪晶结构变形机理
5.1 弹性变形机理
5.2 摩擦系数变化机理
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向航空发动机的镍基合金磨削技术研究进展[J]. 丁文锋,苗情,李本凯,徐九华. 机械工程学报. 2019(01)
[2]纳米结构金属材料的塑性变形制备技术[J]. 陶乃镕,卢柯. 金属学报. 2014(02)
[3]温度对电沉积纳米孪晶Ni显微结构及纳米压痕力学性能的影响[J]. 成宇浩,张跃飞,毛圣成,韩晓东,张泽. 金属学报. 2012(11)
[4]纳米孪晶金属材料[J]. 卢磊,卢柯. 金属学报. 2010(11)
[5]Tensile Properties of Cu with Deformation Twins Induced by SMAT[J]. Jinyu GUO, Ke WANG and Lei LU Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2006(06)
[6]分子动力学模拟基本原理和主要技术[J]. 崔守鑫,胡海泉,肖效光,黄海军. 聊城大学学报(自然科学版). 2005(01)
[7]哈氏合金及其应用[J]. 陈恭珉. 上海化工. 2004(10)
[8]分子动力学模拟的主要技术[J]. 文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚. 力学进展. 2003(01)
[9]汽车发动机排气门座用镍基合金[J]. 黄乾尧,师燕渝. 汽车工艺与材料. 1999(06)
博士论文
[1]纳米晶体材料超精密加工亚表面损伤机理研究[D]. 李甲.湖南大学 2017
[2]陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究[D]. 詹友基.华侨大学 2013
[3]镍基高温合金整体叶轮高效加工应用基础研究[D]. 李军利.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]基于原子力显微镜的MoS2纳米摩擦性能研究[D]. 严鑫洋.湘潭大学 2018
[2]循环变形条件下单晶和孪晶铜的力学特性[D]. 孙超.南京大学 2018
[3]基于纳米压痕技术的纳米孪晶形成及强化机理研究[D]. 杨松.大连理工大学 2016
[4]基于新型随形工具的SiC自由曲面去除行为研究[D]. 刘雷雷.吉林大学 2016
[5]碲锌镉单晶纳米压/划痕的分子动力学模拟[D]. 霍艳霞.大连理工大学 2015
本文编号：2961182
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