TiAl基合金晶界力学行为的CPFEM模拟

发布时间：2024-02-26 03:12

　　TiAl基合金作为一种新型的轻质高温结构材料,具有低密度、高比强度、高比模量、优异的抗氧化、阻燃性及抗蠕变性能等优点,在航空、航天、船舶和汽车等领域具有广阔的应用前景。通常金属多晶体的晶界厚度很小,但往往对多晶材料的力学性能有较大的影响。本研究将晶界及其影响区综合看作是具有一定厚度的界面层,认为晶界是一个与晶粒内部相区别的承受变形和应力的区域,并赋予晶界特定的本构模型,建立能够有效描述晶界力学行为的计算模拟体系。进而,本研究采用晶体塑性有限元方法(CPFEM),同时考虑位错滑移、形变孪晶和晶界效应,建立具有不同晶界厚度与晶界取向差角度的γ-TiAl双晶体模型和考虑两种晶界类型的γ-TiAl三晶体模型,通过Abaqus/UMAT平台进行数值实现并编写子程序。研究变形过程中晶界和晶粒取向对双晶体和三晶体塑性微观变形机制的影响。主要内容如下:室温下γ-TiAl双晶拉伸变形受到晶粒取向与晶界的影响,晶粒取向一定时,适当增加晶界厚度不仅可以有效协调晶界两侧相邻晶粒的塑性变形,而且能够提高材料整体的塑性变形能力。晶界影响区域一定时,小角度晶界较于大角度晶界,不论是两个晶粒内还是晶界内,都表现出较好...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1（a）TRENT-1000发动机中的TiAl基合金叶片

性、抗氧化性和阻燃性优异[1-8]。近年来，该合金以其突出的性能特点，在各行各业中逐渐崭露头角，不仅在航空航天、海洋工程、汽车等大型制造产品中有了一定的应用，在医疗器械、体育用品、休闲用品等领域内也具有较高的实用价值。尤其是在服役条件恶劣的航空航天领域，对轻质和减重的追求可以算是....

图1-2CPFEM模拟结果与实验结果对比图对比

图1-2CPFEM模拟结果与实验结果对比图对比[27]综上所述，采用晶体塑性有限元方法进行模拟计算，不仅可以大大节省人力物力，带来巨大的经济效益，且模拟结果能够很好地和实验吻合，在很大程度上能够起到指导实践的作用，因此在实际的工程应用和科研工作中具有十分重要的意义。本研究基....

图1-3Ti-Al二元体系相图

湘潭大学硕士学位论文计算方法通过材料的组成成分来判断材料可能的结构，计算材料由能，找出平衡态下最合适的组织成分，以此来确定相图。因此学方法来研究TiAl体系的相平衡图，结合理论和计算来判断材料，将会极大地提高工作效率，推动TiAl合金的发展进程。如图1最权威的TiAl....

图1-4钛铝基合金四种典型的组织

图1-4钛铝基合金四种典型的组织[41]本研究采用<hkl]来区分不同的晶向，括号中h和k可以改变位置和正负变。滑移系由某个滑移面和这个滑移面上的一个滑移方向所组成，该合金错分为三种：普通位错滑移晶向1/2<110]、超滑移晶向1/2<101]、孪生滑6<112]....

本文编号：3911243