Cu及γ-TiAl合金拉伸變形的MD研究.pdf

1、材料的力學(xué)性能并不僅僅依賴其化學(xué)組成，在很多方面還取決于材料的微觀組織結(jié)構(gòu)及其演變過程，例如變形過程中位錯、晶界的運動等。對于金屬材料來說，與單晶材料相比，多晶塑性變形等力學(xué)行為較為復(fù)雜，這是因為多晶材料中晶界的影響。晶界是結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶粒之間的界面，因而其結(jié)構(gòu)和能量與晶粒內(nèi)部也就不同，晶界原子排列處于兩個晶粒之間的過渡狀態(tài)。因此，研究晶界結(jié)構(gòu)及其在變形中的演化過程等對于預(yù)測和改善材料性能有著重要的指導(dǎo)意義。本文采用分子動力學(xué)方

2、法模擬雙晶 Cu和多晶γ-TiAl合金拉伸變形，并分析其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線和微觀原子構(gòu)型演變，以期深入理解晶界對塑性變形的微觀影響機制。
　　本文對雙晶Cu拉伸變形進行模擬，結(jié)果表明：含有不同取向差角度晶界的雙晶晶胞，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上的峰值應(yīng)力不同。在取向差角度大于90°的晶界中，隨著取向差角度的減小，其應(yīng)力峰值增大；不同取向差晶界的塑性變形機制有所不同，表現(xiàn)在晶界處有無位錯的發(fā)射；雙晶斷裂的微觀機制是微裂紋在晶界處形核，并沿

3、著晶界面擴展、聚合導(dǎo)致雙晶Cu斷裂失效。
　　本文基于voronoi算法建立多晶γ-TiAl晶胞，采用分子動力學(xué)方法模擬其拉伸變形過程。模擬結(jié)果表明：多晶γ-TiAl合金拉伸變形中經(jīng)歷彈性變形階段、屈服階段、塑性變形階段以及最后的斷裂。其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線表現(xiàn)出與拉伸應(yīng)變率的相關(guān)性，即隨著拉伸應(yīng)變率的增大，拉伸過程中的屈服應(yīng)力及峰值應(yīng)力都增大。在不同平均晶粒尺寸的拉伸模擬中，觀察到隨著晶粒尺寸的減小，峰值應(yīng)力減小，呈現(xiàn)出明顯的反H