晶体缺陷对TiAl涂层阻尼性能影响的研究

发布时间：2022-08-08 12:04

　　TiAl合金涂层因其具有良好的降噪和耗振功能,现已成为航空发动机叶片阻尼涂层的首选材料之一。由于涂层阻尼性能与其自身内部缺陷密切相关,因此本文从微观角度出发,对TiAl合金涂层的消减振机理进行探究。本文采用Materials Studio软件建立含空位缺陷、位错缺陷、晶界缺陷和微裂纹缺陷的晶体模型以及完美无缺陷晶体模型,对它们使用共轭梯度最小能量算法进行弛豫,得到这五种模型的平衡构型。采用LAMMPS分子动力学模拟软件对已经平衡的五种模型进行在x轴方向的拉伸模拟计算,并应用Atomeye可视化软件观察内部缺陷原子的变化规律,模拟结果表明:含有晶体缺陷模型的阻尼性能均好于完美无缺陷晶体模型的阻尼性能,含晶体缺陷模型的阻尼性能由高到低依次是,空位、位错、微裂纹以及晶界。而由不同晶体缺陷模型的内部缺陷原子的微观构型图可以看出,新生的缺陷主要是位错缺陷,并且均由起始缺陷部位不断向外发射、攀爬以及滑移,最终遍布整个模型,在这个过程中能量不断耗散,从而影响阻尼性能。另外在700 K、800 K、900 K和1000 K四个温度进行同样的外载荷拉伸加载与卸载模拟计算,通过模拟结果对比可知,含空位缺陷... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 阻尼机理介绍
        1.2.1 阻尼性能的定义
        1.2.2 阻尼与应力应变的关系
        1.2.3 用于表征材料阻尼性能的常用参数
        1.2.4 内耗分类及特征
    1.3 涂层阻尼性能的国内外研究现状
    1.4 课题研究的内容及意义
第2章 Ti Al在 MD模拟中的初始条件
    2.1 引言
    2.2 分子动力学的基本原理
        2.2.1 牛顿运动方程
        2.2.2 数值求解方法
    2.3 分子动力学的具体实现
        2.3.1 边界条件
        2.3.2 势函数
        2.3.3 热力学系综
        2.3.4 温度调控方法
    2.4 缺陷的判断方法
        2.4.1 中心对称参数法
        2.4.2 径向分布函数法
        2.4.3 局部晶序分析法
        2.4.4 配位数判断准则
    2.5 本章小结
第3章 Ti Al的分子动力学建模
    3.1 引言
    3.2 模型建立
        3.2.1 无缺陷完美Ti Al晶体模型
        3.2.2 含空位缺陷的Ti Al晶体模型
        3.2.3 含位错的Ti Al晶体模型
        3.2.4 含双晶结构的晶体模型
        3.2.5 含有微裂纹的Ti Al晶体模型
    3.3 弛豫分析
    3.4 原子势函数
        3.4.1 本文势函数的选择
        3.4.2 模拟可靠性分析
    3.5 本文模拟系综和调控方式
    3.6 加载与卸载的实现方式
    3.7 分子动力学模拟步骤
    3.8 本章小结
第4章 晶体缺陷对Ti Al阻尼性能的影响
    4.1 引言
    4.2 无缺陷晶体模型
        4.2.1 无缺陷晶体模型的应变能及微观构型
        4.2.2 回弹模量与韧性模量
    4.3 空位缺陷对能量耗散的影响
        4.3.1 含空位晶体模型的应变能及微观结构
        4.3.2 回弹模量和韧性模量
        4.3.3 温度对含空位缺陷模型阻尼性能的影响
    4.4 位错对阻尼性能的影响
        4.4.1 含位错晶体模型的应变能及微观结构
        4.4.2 回弹模量和韧性模量
        4.4.3 温度对含有位错缺陷模型阻尼性能的影响
    4.5 双晶结构对能量耗散的影响
        4.5.1 双晶Ti Al模型的应变能及微观结构
        4.5.2 回弹模量与韧性模量
        4.5.3 温度对含晶界缺陷模型阻尼性能的影响
    4.6 微裂纹对阻尼性能的影响
        4.6.1 微裂纹模型的应变能及微观构型
        4.6.2 回弹模量与韧性模量
        4.6.3 温度对含微裂纹缺陷模型阻尼性能的影响
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文



本文编号：3671475