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文檔簡介
1、金屬鈦從實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)至今才50多年時間,由于它具有一系列優(yōu)良性能而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域,發(fā)展相當(dāng)迅速,短期內(nèi)已經(jīng)顯示出它具有強(qiáng)大的生命力,因此對鈦的塑性變形機(jī)制的研究顯得很有必要,本文將采用分子動力學(xué)方法研究HCP-Ti單晶體的塑性變形機(jī)制。
本文利用分子動力學(xué)方法,選取HCP-Ti的分析型嵌入原子勢,模擬了HCP-Ti單晶體的在不同外加條件下拉伸和剪切變形行為,分別討論了變形溫度、應(yīng)變率、加載方位等因素對其變形機(jī)制的影響。得出以
2、下主要結(jié)論:
選取了HCP-Ti的EAM/FS勢函數(shù)作為本文模擬中的勢函數(shù),并采用分子動力學(xué)軟件 LAMMPS計(jì)算了材料的彈性常數(shù)及空位形成能,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值符合較好。表明選取的勢函數(shù)能夠很好的描述原子間相互作用力,可以用于本文的分子動力學(xué)研究。
模擬了不同外加條件下 HCP-Ti單晶體受單向拉伸加載的變形過程,結(jié)果表明:不同溫度條件下,HCP-Ti單晶體沿[0001]方向拉伸變形過程都可以分為四個變形階段:彈性變形
3、階段、均勻塑性變形階段、頸縮階段、斷裂階段;沿[0001]方向拉伸變形過程的彈性變形過程基本不受溫度影響,塑性變形受溫度影響較大。77K溫度下塑性變形時很難看到滑移系的啟動,此時屈服應(yīng)力為6.92GPa;300K溫度下塑性變形時屈服應(yīng)力為6.0GPa;773K溫度下塑性變形時模型中幾乎很難發(fā)現(xiàn)孿晶系的存在,此時屈服應(yīng)力大幅降低至4.54GPa;在300K溫度下,沿[0001]拉伸時,隨著應(yīng)變率的增大,屈服應(yīng)力不斷增大;在300K溫度下,
4、當(dāng)拉伸方向?yàn)閇0001]晶向時,變形取向?yàn)橛踩∠?,塑性變形較難進(jìn)行,此時屈服應(yīng)力較大,值為6.0GPa;當(dāng)拉伸方向?yàn)閇1010]晶向時,變形取向?yàn)檐浫∠?,塑性變形進(jìn)行比較容易,此時屈服應(yīng)力僅為1.88GPa。
模擬了不同加載方位,不同溫度,不同加載速度下 HCP-Ti單晶體的剪切變形行為,重點(diǎn)研究了加載方位分別為(0001)[1210]、(1010)[1210]以及(1011)[1210]情況下的塑性變形情況,結(jié)果表明:常溫下
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