鈦晶體塑性變形機制的分子動力學(xué)研究.pdf

1、金屬鈦是二十一世紀最重要的結(jié)構(gòu)材料之一，由于其優(yōu)良的性能而越來越廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域，金屬鈦的塑性變形機制一直是人們研究的熱點，本文采用分子動力學(xué)的方法研究金屬鈦單晶的塑性變形機制。
　　本文利用分子動力學(xué)研究方法，采用鈦的分析型嵌入式原子勢，建立了不同加載條件下金屬鈦的剪切、拉伸、壓縮變形的分子動力學(xué)模型，研究了金屬鈦在不同加載條件下的塑性變形行為。比較了截面尺寸、溫度、變形速度對金屬鈦拉伸性能的影響，得出以下主要研究結(jié)論：

2、>　　利用分析型的原子間作用勢形式得到了金屬鈦的嵌入式原子勢（EAM），通過計算金屬鈦的熔點、空位形成能驗證了金屬鈦嵌入式原子勢的準確性。計算得到的金屬鈦的熔點為1920K，空位形成能為1.50eV。通過與實驗值進行比較，得出建立的嵌入式原子勢準確性較高，可以用于塑性變形模擬。
　　-----建立了沿(0001)晶面[2110]方向與沿(1010)晶面[2110]剪切的分子動力學(xué)模型，研究了加載方向?qū)羟凶冃蔚挠绊?。結(jié)果表明：在3

3、00K，0.01nm/ps加載速度下，沿(0001)晶面[2110]--方向進行剪切起始塑性變形應(yīng)力、應(yīng)變分別為0.27GPa、---0.05；沿(1010)晶面[2110]方向進行剪切起始塑性變形應(yīng)力、應(yīng)變分別為0.57GPa、0.18?；娴募羟凶冃伪戎娴母菀?。
　　-建立了沿[0001]晶向和[0110]方向拉伸模型，結(jié)果表明：兩種方向的拉伸均包含彈性變形階段、均勻塑性變形階段、頸縮階段、斷裂階段。沿[0001]方向拉伸

4、時，滑移系少，取向偏離軟取向。變形時屈服強度為3.55GPa，屈服應(yīng)變?yōu)?.095，斷裂時的應(yīng)變?yōu)?.55。沿[0110]-方向拉伸時滑移系多，取向接近軟取向。變形的屈服強度為2.41 GPa，屈服應(yīng)變?yōu)?.067，斷裂時的應(yīng)變達到1.28，沿[0110]的拉伸變形更容易進行，表現(xiàn)出的塑性更好。建立了沿[0110]--壓縮模型，研究了壓縮變形過程，結(jié)果表明：壓縮變形的-應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律經(jīng)歷了彈性變形階段、屈服階段、應(yīng)力上升階段。沿[011