镍基合金中五重孪晶形成及变形机理的分子动力学研究

发布时间：2022-01-19 23:32

　　五重孪晶基于其特殊的晶体对称结构,拥有十分优异的特性。它们不仅能够提高材料的硬度、强度等力学性能,还能够改善材料的电学、光学、催化等物理和化学性能,因而受到世界各国的广泛关注。然而,目前五重孪晶的相关报道主要集中于Cu、Ag等面心立方金属单质,或是五重孪晶结构的力学行为研究。关于合金中形成五重孪晶的研究较少,更几乎未有涉及合金五重孪晶化表面的研究。因此,为更好地将五重孪晶结构应用到工程合金中,本文采用分子动力学（MD）模拟对镍基合金C-2000进行了研究,对合金中五重孪晶的形成机理、规律以及变形机理进行了分析,并进行了相应的纳米压痕实验探究镍基合金结构及性能的变化。首先对镍基合金C-2000模型进行了纳米压痕仿真,探究了五重孪晶的形成机理及规律。研究表明,五重孪晶形成于四个不同{111}滑移面的交叉中心处。在压痕过程中,交叉中心处发生能量积聚与应力集中,非共格孪晶界形成于交叉中心附近。交叉中心处白色高能原子在剪切应力的作用下发射不全位错,层错沿着{111}面形成。白色原子继续发射不全位错,孪晶得以形核、生长,五重孪晶最终形成。特别的,五重孪晶化表面的形成还与压痕过程中合金表面能量的增加... 

【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】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源与研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 镍基合金 C-2000
    1.3 五重孪晶的研究现状
        1.3.1 纳米晶体中五重孪晶的形成研究
        1.3.2 五重孪晶对材料性能影响的研究
    1.4 论文主要研究内容
2 分子动力学模拟及主要技术
    2.1 分子动力学模拟计算原理
        2.1.1 有限差分算法
        2.1.2 势函数
        2.1.3 系综
        2.1.4 边界条件
    2.2 模拟应用软件与分析方法
        2.2.1 模拟应用软件
        2.2.2 仿真结果分析方法
    2.3 建模与模型弛豫
    2.4 本章小结
3 镍基合金五重孪晶形成的研究
    3.1 纳米压痕仿真
    3.2 镍基合金内部五重孪晶的形成机理研究
        3.2.1 建模与模拟条件
        3.2.2 五重孪晶的形成机理研究
    3.3 镍基合金表面五重孪晶的形成机理研究
        3.3.1 建模与模拟条件
        3.3.2 五重孪晶化表面形成机理研究
    3.4 镍基合金中五重孪晶形成规律的研究
        3.4.1 模拟参数对五重孪晶形态大小的影响
        3.4.2 模拟参数对五重孪晶形成位置的影响
        3.4.3 模拟参数对五重孪晶形成数量的影响
    3.5 本章小结
4 镍基合金C-2000五重孪晶变形机理研究
    4.1 镍基合金C-2000拉伸建模与模拟条件
        4.1.1 建模
        4.1.2 模拟条件
    4.2 五重孪晶结构变形机理分析
        4.2.1 纳米线拉伸过程的应力-应变曲线分析
        4.2.2 纳米线拉伸过程中五重孪晶结构的变形机理分析
    4.3 本章小结
5 镍基合金C-2000的纳米压痕实验
    5.1 纳米压痕实验原理
    5.2 纳米压痕实验条件及方法
        5.2.1 实验仪器
        5.2.2 样本预处理
        5.2.3 纳米压痕实验方案
    5.3 压痕结果观测与分析
    5.4 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]纳米压痕技术在材料力学测试中的应用[J]. 靳巧玲,李国禄,王海斗,刘金娜,张建军.  表面技术. 2015(12)
[2]镍基高温合金摩擦焊接研究现状[J]. 李翔,肖遥,马铁军,李文亚,杨夏炜.  航空制造技术. 2015(15)
[3]高温耐蚀镍基合金的焊接研究现状及展望[J]. 牛卫杰,王国平,刘进伟.  现代焊接. 2013 (09)
[4]分子动力学模拟基本原理及研究进展[J]. 李春艳,刘华,刘波涛.  广州化工. 2011(04)
[5]超精密加工领域科学技术发展研究[J]. 袁巨龙,张飞虎,戴一帆,康仁科,杨辉,吕冰海.  机械工程学报. 2010(15)
[6]国内镍基高温合金的焊接研究现状[J]. 李亚江,夏春智,石磊.  现代焊接. 2010 (07)
[7]分子动力学计算机模拟技术进展[J]. 李卓谡,赵玉洁,贾晓娜,张丽荣.  机械管理开发. 2008(02)
[8]化学机械抛光技术研究进展[J]. 宋晓岚,李宇焜,江楠,屈一新,邱冠周.  化工进展. 2008(01)
[9]哈氏合金及其应用[J]. 陈恭珉.  上海化工. 2004(10)
[10]化学机械抛光技术的研究进展[J]. 雷红,雒建斌,张朝辉.  上海大学学报(自然科学版). 2003(06)

硕士论文
[1]软脆晶体碲镉汞超精密磨抛的试验研究[D]. 赵东杰.大连理工大学 2012
[2]基于分子动力学模拟的纳米压痕技术研究[D]. 张秀艳.西安电子科技大学 2006



本文编号：3597776