TiAl合金快速凝固中的微观结构模拟

发布时间：2017-09-23 18:10

  本文关键词：TiAl合金快速凝固中的微观结构模拟

  更多相关文章： 非晶态Ti-Al合金 快速凝固 分子动力学 微观结构演化 二十面体团簇 纳米级团簇

【摘要】：本文采用分子动力学模拟快速凝固过程中Ti-Al合金微观结构的演化,并从结构角度描述了Ti-Al合金玻璃形成的过程。首先,研究了快速凝固中冷速对非晶态Ti-Al合金短、中程有序结构的影响。当冷速为1011 K/s时,系统中二十面体短、中程有序结构生长更为完整。此外,从结构中程有序的角度分析了不同团簇的连接方式和二十面体团簇的网络连通性。通过研究二十面体团簇中心原子相连的特殊构型在凝固过程中的演化规律,发现非晶态Ti-Al合金中二十面体中程有序结构。同时,定义了可以更加准确、敏感地区分出在快速凝固中二十面体中程有序网络结构的网络连通性在不同阶段变化的表征方法。在玻璃转化温度附近等温弛豫TiAl3合金,明显地提升了系统中FK多面体团簇的数目和FK多面体团簇与二十面体团簇及其自身的连接率,特别是Z16 FK多面体团簇。接着,在结构中程有序的基础上研究了Ti-Al合金快速凝固中纳米级团簇的生长规律。发现基于“六边形”二十面体纳米级团簇的外延二十面体团簇可以持续、稳定地生长,且“六边形”二十面体纳米级团簇在凝固过程中有较强的结构稳定性。在玻璃转化温度附近等温弛豫时,虽然FK多面体团簇在等温弛豫的后50 ns的增长较缓慢,但后50 ns对Z16 FK多面体团簇重新排布及构成“五边形”纳米级团簇有至关重要的影响。最后,研究了不同配比的Ti-Al合金在快速凝固过程中非晶态和晶态结构的形成。在得到的非晶态Ti-Al合金中,TiAl3合金中二十面体团簇数最多。在得到的纳米晶Ti3Al合金中形成发现了共格孪晶。
【关键词】：非晶态Ti-Al合金 快速凝固 分子动力学 微观结构演化 二十面体团簇 纳米级团簇
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 Ti-Al合金的基本性质及应用8-10
• 1.2 非晶态金属材料的发展及性质10-12
• 1.3 非晶态金属材料的微观结构研究现状12-13
• 1.4 本文研究工作的目的及主要内容13-15
• 第二章 模拟和计算方法15-31
• 2.1 分子动力学方法介绍15-28
• 2.1.1 分子动力学的基本原理15-16
• 2.1.2 时间步长与积分算法16-20
• 2.1.3 势函数介绍20-24
• 2.1.4 周期性边界条件24-25
• 2.1.5 系综原理25-28
• 2.2 主要结构表征方法介绍28-31
• 2.2.1 径向分布函数28
• 2.2.2 键对类型28-29
• 2.2.3 团簇类型指数法29-31
• 第三章 冷速对TiAl合金短、中程有序结构的影响31-39
• 3.1 引言31-32
• 3.2 模拟条件及方法32
• 3.3 冷速对短程有序结构的影响32-35
• 3.3.1 径向分布函数32-33
• 3.3.2 键角分布函数分析33-34
• 3.3.3 HA键型指数分析34-35
• 3.3.4 CTIM分析35
• 3.4 冷速对中程有序结构的影响35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 Ti-Al合金中程有序结构的演化39-55
• 4.1 引言39
• 4.2 模拟条件及方法39-40
• 4.3 二十面体中程有序团簇的演化40-42
• 4.4 二十面体网络连通性的演化42-48
• 4.4.1 平均配位数42-43
• 4.4.2 二十面体连接系数43-44
• 4.4.3 团簇系数44-45
• 4.4.4 平均可连通二十面体数45-48
• 4.5 TiAl_3合金中FK多面体中程有序团簇的演化48-53
• 4.5.1 等温过程对FK多面体团簇数目的影响48-50
• 4.5.2 FK多面体团簇与二十面体团簇的连接和演化50-52
• 4.5.3 FK多面体团簇自身的连接和演化52-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第五章 Ti-Al合金中纳米级团簇的生长规律55-64
• 5.1 引言55
• 5.2 模拟条件及方法55-56
• 5.3 二十面体纳米级团簇的生长规律56-60
• 5.4 等温过程中Z16 FK多面体纳米级团簇的生长规律60-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 不同配比的Ti-Al合金非晶态与晶态结构的形成64-72
• 6.1 引言64
• 6.2 模拟条件及方法64-65
• 6.3 非晶态和晶态Ti-Al合金的形成65-70
• 6.3.1 径向分布函数65-66
• 6.3.2 系统内能演化66-67
• 6.3.3 二十面体团簇的演化67
• 6.3.4 纳米晶Ti_3Al合金的形成67-70
• 6.5 本章小结70-72
• 第七章 总结72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-82
• 附录82-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;DIFFUSION BONDING OF TiAl TO Ti AND TC4 ALLOY[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2000年01期

2 ;A STUDY ON ALUMINIDE COATINGS ON TiAl ALLOYS BY PACKCEMENTATION METHOD[J];Acta Metallurgica Sinica(English Edition);2000年06期

3 ;Effects of HIPing Pressure on Microstructures and Properties of TiAl Alloy[J];Journal of Central South University of Technology(English Edition);2000年03期

4 唐建成,黄伯云,刘文胜,贺跃辉;Microstructural evolution of a forged TiAl based alloy during heat treatment at subtransus temperature[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2000年02期

5 ;Diffusion Bonding between TiAl Based Alloys and Steels[J];Journal of Materials Science & Technology;2001年01期

6 ;THE STRUCTURE CHANGE OF γ-TiAl IRRADIATED BY 50keV XENON IONS AT ROOM TEMPERATURE[J];Acta Metallurgica Sinica(English Edition);2001年04期

7 吴引江;制造TiAl薄板的新方法[J];钛工业进展;2001年05期

8 ;Distribution of Nb atom in the TiAl+Nb system[J];Rare Metals;2001年01期

9 ;MEAM Potential with Angular Dependence for TiAl[J];Rare Metals;2001年01期

10 ;Influence of Aluminum Content in γ-TiAl with L1_0 Structure during Ordering Processes[J];Rare Metals;2001年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;Study on aging phase transformation process in Ni_(42) CrTiAl alloys[A];第二届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2001年

2 Xiang Zan;Li Ouyang;Yu Wang;Yuehui He;Yong Liu;Weidong Song;;Microstructure Evolution of TiAl under Tensile Impact Loadings[A];中国材料大会2012第15分会场：TiAl合金及先进结构金属间化合物材料论文集[C];2012年

3 Fan Yang;Xiao Li;Nan Tian;Yongfeng Liang;Junpin Lin;;Effect of Nb Addition on the Corrosion Behavior of Porous TiAl Based Alloys in Aqueous Environments[A];中国材料大会2012第15分会场：TiAl合金及先进结构金属间化合物材料论文集[C];2012年

4 Zhiyong Xue;YuanXun Huang;Yongtian Wang;Xiaojing Hai;;Laser Remelting Effect on the Joint Property of Diffusion Bonding of TiAl Intermetallics and TC4 Alloy[A];中国材料大会2012第15分会场：TiAl合金及先进结构金属间化合物材料论文集[C];2012年

5 刘辛;骆接文;谢焕文;蔡一湘;;惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末的特性[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

6 Na Liu;Zhou Li;Guoqing Zhang;Hua Yuan;Wenyong Xu;Zhengjiang Gao;;Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Property of TiAl Alloys Prepared by Gas Atomization Powders[A];中国材料大会2012第19分会场：高温合金论文集[C];2012年

7 ;Influence of Heat Treatment on The Precipitation of γ1 Phase in High Nb Containing TiAl-based Intermetallic Alloys[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

8 Chuanyun Wang;Jinshan Li;Bin Tang;Hongchao Kou;;Numerical Analysis of Superplastic Bulging Process of TiAl Sheet[A];中国材料大会2012第15分会场：TiAl合金及先进结构金属间化合物材料论文集[C];2012年

9 孟祥康;洪建明;刘毅;赵晓宁;刘治国;;二相TiAl基金属间化合物层片结构中的位错组态[A];第八次全国电子显微学会议论文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

10 Qing Ye;Zhimeng Guo;Qikai Duan;Chunlei Yang;Junjie Hao;;Preparation of TiAl Intermetallic Alloy by Gelcasting[A];中国材料大会2012第15分会场：TiAl合金及先进结构金属间化合物材料论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 中航工业黎明航空发动机（集团）有限责任公司 汪大成;钛铝合金(TiAl)应用现状及发展趋势[N];中国航空报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张志勇;高洁净度TiAl合金及其纳米复合材料的制备，组织和力学性能[D];北京科技大学;2015年

2 余龙;高铌TiAl合金疲劳—蠕变交互作用研究[D];北京科技大学;2016年

3 沈正章;高Nb-TiAl合金板材制备及组织性能研究[D];北京科技大学;2016年

4 舒世立;过渡族金属元素和内生陶瓷颗粒对TiAl压缩性能的影响规律及机制[D];吉林大学;2013年

5 孙涛;原位自生Ti_2AlN/TiAl复合材料制备与高温性能研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 杨慧敏;TiAl-5Nb合金定向凝固过程中组织演化规律的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 廖翠姣;TiAl合金渗碳处理及其耐蚀性能研究[D];中南大学;2014年

8 罗江山;粉末冶金TiAl基合金的晶粒细化及其效应研究[D];中国工程物理研究院;2014年

9 彭超群;循环热处理对TiAl基合金组织与性能的影响[D];中南大学;2001年

10 昝祥;TiAl金属间化合物高温动态力学行为及变形机理研究[D];中国科学技术大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邢发军;TiAl/TiO_2界面相互作用的第一性原理研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 王保栋;TiAl/Al_2O_3界面相互作用第一性原理研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

3 韩波;残留缺陷对铸造TiAl合金择优取向层片组织疲劳寿命的影响[D];昆明理工大学;2015年

4 李志明;基于Ti-Al-Nb-Cr-B体系的TiAl基合金设计与微观组织研究[D];中国地质大学(北京);2015年

5 李伟兰;《TiAl合金的设计、工艺、显微组织、性能和应用》（摘要—第三节）翻译报告[D];河南大学;2015年

6 周立颖;点缺陷对γ-TiAl（100）表面氧原子吸附和扩散影响的第一性原理研究[D];首都师范大学;2014年

7 宋健;γ-TiAl双辉等离子渗钽工艺及改性层性能研究[D];南京航空航天大学;2015年

8 张震;Ti_(12)Al_(12-x)Mn_x延展性能、抗氧化性能的第一性原理研究[D];东北大学;2014年

9 谢卓成;TiAl合金快速凝固中的微观结构模拟[D];贵州大学;2015年

10 杨镇骏;含高量W，，Nb低量Al的五元铸态TiAl合金的凝固机理研究[D];西南交通大学;2016年

本文编号：906719