【摘 要】
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随着社会科学技术的不断进步,人们对金属性能的研究更加深入。由于金属在生产加工中会产生不同程度的缺陷,而且缺陷对材料力学性能有着重要的影响。经过不断地探索,研究发现Ti-Al系金属间化合物具有优良的力学性能和耐高温性能,在载荷的作用下材料和结构被破坏会产生金属疲劳的现象。因此,对于金属在疲劳变形中微观结构形成缺陷的研究变得具有重大意义。本文采用分子动力学模拟的方法主要从两个角度对Ti、Al、Nb单质
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随着社会科学技术的不断进步,人们对金属性能的研究更加深入。由于金属在生产加工中会产生不同程度的缺陷,而且缺陷对材料力学性能有着重要的影响。经过不断地探索,研究发现Ti-Al系金属间化合物具有优良的力学性能和耐高温性能,在载荷的作用下材料和结构被破坏会产生金属疲劳的现象。因此,对于金属在疲劳变形中微观结构形成缺陷的研究变得具有重大意义。本文采用分子动力学模拟的方法主要从两个角度对Ti、Al、Nb单质与Ti Al系金属间化合物进行研究,一是选取不同的势对点缺陷性能进行研究计算,二是对Ti以及γ-Ti Al的变形行为进行研究。利用LAMMPS软件对原子点缺陷性能进行模拟计算,本文首先通过三种原子间势计算了晶体的空位能,一是刘艳侠老师课题组开发的原子间势,分别是Ti、Al、Nb单质原子间势、Ti-Al二元金属间化合物与Ti2Al Nb三元金属间化合物原子间势;二是Mendelev和Ackland关于单质Ti的原子间势;三是Zope和Mishin的γ-Ti Al原子间势。计算结果与已有理论计算或实验值相符。通过计算得出刘艳侠老师课题组开发的势计算的Ti单质的点缺陷性能更接近实验值。并比较不同结构Ti Al的空位能与反位缺陷形成能,得出γ-Ti Al容易形成Al空位,而在计算D019Ti Al结构时,发现反位缺陷所需要的能量低,所以形成反位缺陷更容易。在计算Ti2Al Nb时得出Ti、Al空位形成能与反位缺陷形成能相比低,所以更容易形成Ti、Al空位。同时用刘艳侠老师课题开发的Ti单质的势对hcp结构的钛进行不同方向上的加载,通过分子动力学模拟以及可视化软件OVITO对变形行为进行观察,探究了其不同形变程度时的应力与应变,观察原子尺度下产生的缺陷和其缺陷运动的方向并将Ti的不同方向加载产生的形变进行对比。得出在拉伸与压缩时,应力变化趋势并不对称。并且应用刘艳侠老师课题组开发的势对Ti Al三种典型界面进行了力学评估,有序边界在塑性方面优于孪晶边界和伪孪晶边界。
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