HCP-Ti塑性變形機(jī)制的分子動力學(xué)研究.pdf

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