加工参数对单晶γ-TiAl合金纳米切削质量影响的分子动力学模拟

发布时间：2024-04-14 09:49

　　γ-TiAl合金以其低密度、高比强度和耐高温等特点成为航空航天以及汽车发动机领域最具潜力的高温结构材料。然而γ-TiAl合金具有难变形加工及室温脆性等缺点,致使其在加工中会产生亚表面缺陷和残余应力,从而影响其加工质量,制约了γ-TiAl合金的应用。为防止亚表面缺陷和残余应力对工件表面质量及力学性能产生不利影响,需要对加工过程中缺陷形成及演化机制和加工引起的残余应力分布规律进行研究。分子动力学方法的引入能够从原子角度研究切削过程中引起的缺陷演化和残余应力分布,可以从微观角度阐释不同加工参数对金属材料纳米切削质量的影响。因此,本文采用分子动力学方法研究单晶γ-TiAl合金在不同加工参数下产生的缺陷演化规律、残余应力分布规律、切削力的变化规律以及材料塑性变形对工件力学性能的影响等。主要研究工作如下:(1)通过分子动力学方法对纳米切削过程进行了模拟,对单晶γ-TiAl合金切削过程中亚表面缺陷结构进行了研究,得出单晶γ-TiAl合金在切削加工过程中亚表面晶体结构转变、堆垛层错演化和位错演化等缺陷的变化规律,结果表明:晶体原子排列方式遭到破坏转变为非晶相,表现为切削过程中的塑性变形,且FCC晶体结...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1TiAl合金在航空发动机中的应用

鸬母呶虑嶂屎辖?材料，如图1所示[2-3]；此外，TiAl合金还能够承受海水腐蚀、应力腐蚀及具有低密度、高弹性模量等性能。目前TiAl合金主要应用于飞机发动机、航天特种设备、涡轮机叶片、特殊结构件和汽车发动机等重要关键零部件的制造中[4]。尽管TiAl合金在航空航天材料中展现出了....

图2.1周期性边界示意图

硕士学位论文11图2.1周期性边界示意图(2)自由边界条件自由边界条件是一种非线性问题，其数学含义是偏微分方程的定解问题，其定解区域的部分边界待定且和定解问题的解相关并确定，则待定边界就是自由边界。在分子动力学中设定自由边界条件能够更真实的反映模拟材料的性质[60]，一般在建模时....

图2.2嵌入能和斥能示意图

加工参数对单晶γ-TiAl合金纳米切削质量影响的分子动力学模拟12)]()()[(jijAjii"rijcij=VrrVfbrV+(2.11)其中，ijr为两原子间距；)(ijcrf为原子间相互作用截断函数；)(ijArV为吸引项对偶势；)(ij"rrV为排斥项对偶势；ijb为调....

图3.1单晶γ-TiAl合金纳米切削模型

加工参数对单晶γ-TiAl合金纳米切削质量影响的分子动力学模拟18模型要经过弛豫以使所建模型能量最小化，弛豫过程选择微正则系综进行牛顿力学计算。切削过程中除了微正则系综进行牛顿力学计算外，同时需要用正则系综以保证系统温度的热平衡。整个模拟过程刀具沿[001]方向(-X轴方向)进行....

本文编号：3954494