本文關鍵詞：鈦合金內(nèi)裂紋愈合的機理研究

  更多相關文章： 裂紋愈合 分子動力學 壓應力 位錯

【摘要】：研究材料內(nèi)部裂紋愈合的機理有助于對含有裂紋的材料進行性能改造,消除裂紋使其回收利用,具有重要的經(jīng)濟價值。而且通過了解裂紋愈合的機理我們也可以找出材料中裂紋可能產(chǎn)生的原因以及其擴散的方式。在材料的生產(chǎn)或者使用中可以為避免出現(xiàn)裂紋提供理論指導。本文利用分子動力學方法,模擬了單晶鈦內(nèi)部球形空洞在壓縮變形條件下的愈合行為。模擬結果表明:在壓縮條件下空洞處有位錯產(chǎn)生,位錯沿著密排面移動,并且位錯伴隨著層錯帶產(chǎn)生。通過位錯的產(chǎn)生和運動,球型裂紋逐漸變小,最后消失。裂紋消失后,晶體中分布著位錯網(wǎng)和小的空洞。正是由于位錯的產(chǎn)生、運動和湮滅,使得裂紋中的空隙部分被轉移,這是納米尺度裂紋愈合的根本原因。為了研究壓縮變形條件下晶界對純鈦內(nèi)部球形空洞壓實愈合的影響規(guī)律,本文通過建立壓縮變形條件下含球形空洞的雙晶鈦模型,采用分子動力學方法,模擬比較了三組不同的空洞與晶界的位置關系,空洞遠離晶界、空洞靠近晶界和空洞在晶界上的空洞愈合情況。結果發(fā)現(xiàn):在壓縮變形條件下,若空洞遠離晶界,兩端發(fā)射位錯環(huán),最易愈合;若空洞靠近晶界,只有一端發(fā)射位錯環(huán),愈合速度次之;若空洞在晶界上,不發(fā)射位錯環(huán),只是沿著兩個不同晶粒的密排面發(fā)射線性位錯,最難愈合。通過對應變、溫度、應變速率、晶界對鈦合金內(nèi)裂紋愈合的影響研究指出:(1)隨著應變增大,鈦合金內(nèi)裂紋處沿密排面向外發(fā)射位錯,伴隨著層錯的出現(xiàn),裂紋最后愈合;(2)溫度對裂紋愈合速度的影響很大,并且此時裂紋的愈合機理主要為原子熱擴散愈合機理和近距離的原子之間形成結合鍵的愈合機理;(3)大應變率導致了位錯萌生以及之后發(fā)展的滯后也即應變速率的敏感性是位錯的滯后導致的;(4)其他條件相同的情況下,應變速率大不利于裂紋的愈合。
【關鍵詞】：裂紋愈合 分子動力學 壓應力 位錯
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 金屬材料內(nèi)部裂紋研究概況11
• 1.2 金屬材料內(nèi)部裂紋愈合方法的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 熱處理12-13
• 1.2.2 施加電能13-14
• 1.2.3 施加機械能14
• 1.3 內(nèi)裂紋愈合過程形態(tài)演化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 裂紋愈合機理的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4.1 晶界擴散愈合機理15-17
• 1.4.2 晶粒長大填充裂紋的愈合機理17-18
• 1.4.3 粘附機理18
• 1.4.4 位錯擴散和與位錯湮滅相關的愈合機理18-19
• 1.5 金屬材料內(nèi)部裂紋愈合研究存在的問題19
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 分子動力學模擬及其在裂紋愈合中的應用20-29
• 2.1 材料的尺度范圍20
• 2.2 分子動力學概述20-23
• 2.2.1 勢函數(shù)的介紹21-22
• 2.2.2 邊界條件22-23
• 2.3 分子動力學模擬的原理與方法23-26
• 2.3.1 分子動力學基本原理23
• 2.3.2 分子動力學模擬的系綜23-25
• 2.3.3 分子動力學模擬的控制方法25-26
• 2.4 分子動力學模擬在裂紋愈合中的應用26-27
• 2.5 分子動力學及其后處理軟件介紹27-29
• 2.5.1 Lammps介紹27-28
• 2.5.2 后處理軟件Ovito介紹28-29
• 第三章 壓力條件下純鈦內(nèi)部裂紋的愈合形態(tài)及機理29-42
• 3.1 模型的建立29-30
• 3.2 單晶鈦內(nèi)部球形空洞的愈合機理30-35
• 3.2.1 模型與加載30
• 3.2.2 結果與討論30-35
• 3.2.3 結論35
• 3.3 晶界對純鈦內(nèi)部球形空洞壓實愈合的影響機理35-40
• 3.3.1 模型與加載35-36
• 3.3.2 結果與討論36-40
• 3.3.3 結論40
• 3.4 本章小結40-42
• 第四章 鈦合金內(nèi)部裂紋的愈合形態(tài)及機理42-57
• 4.1 應變對鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機理42-48
• 4.1.1 模型與加載42-43
• 4.1.2 結果與討論43-48
• 4.2 溫度對鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機理48-52
• 4.2.1 模型48
• 4.2.2 邊界條件48
• 4.2.3 溫度條件的設置48
• 4.2.4 結果與討論48-52
• 4.3 應變速率對鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機理52-53
• 4.3.1 模型與加載52
• 4.3.2 結果與討論52-53
• 4.4 晶界對鈦合金內(nèi)部裂紋愈合的影響機理53-56
• 4.4.1 模型與加載54
• 4.4.2 結果與討論54-56
• 4.5 本章小結56-57
• 第五章 總結與展望57-59
• 5.1 主要結論57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻59-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

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本文編號：560482