检索结果-南通市图书馆

作者：朱大为哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

Ti Al合金的性能优越,其密度低、比强度高、比刚度较高并且耐磨、耐高温、耐腐蚀较好,目前被大量应用于航空航天产业以及汽车制造等领域,但是其在室温条件下塑性较差,在焊接过程中特别容易引发焊接裂纹。除此之外,在实施焊接中其焊接接... 详细信息

Ti Al合金的性能优越,其密度低、比强度高、比刚度较高并且耐磨、耐高温、耐腐蚀较好,目前被大量应用于航空航天产业以及汽车制造等领域,但是其在室温条件下塑性较差,在焊接过程中特别容易引发焊接裂纹。除此之外,在实施焊接中其焊接接头部位容易发生变形和硬化,焊后,残余应力较,大并且冷,却速度较快,会使得焊后,开裂倾向,较大,针对这种情况科研人员提出了在母材Ti Al合金上镀Ni、Al纳米过渡层,中间层采用纯Ti和纯Ni箔片的扩散连接方法,但是这种连接方法所生成的连接接头部位的力学性能容易受Al-Ti-Ni三元金属间化合物的影响。本文利用分子动.力.学.的方法.来研究.各工艺.参数对.Al-.Ti-.Ni三元.金属.间化.合物.的分.布以及.数量的.分布的影响,研究.各工艺.参数下.界面处.各原子的.扩散以及.相的分.布情.况,弥补实际实验研究方法的不足。本文分为四章,第一章对Ti Al合金的常见连接方法的研究现状进行了回顾;第二章对,分子动,力学,方法的,原理以及,发展历程,进行了概述;第三章叙述了Ti Al合金扩散连接的初始模型的构建过程。第四章研究了温度以及压强对Ti Al合金扩散连接的影响并分析了影响金属间化合物分布和形成的原因。本文通过对Ti Al合金扩散连接过程中界面处原子的扩散以及相的形成和分布进行分子动力学模拟,探究了扩散连接的温度以及压强等工艺参数对Ti Al合金扩散连接接头处各相的形成以及原子的运动行为的影响,以确定最佳的Ti Al合金扩散连接理论工艺参数窗口,为实际工业生产活动提供理论支撑。借助LAMMPS分子动力学研究软件建立了Ti Al合金扩散连接的初始模型,对相关原子在界面处以及界面附近的扩散活动进行了研究,从分子运动的机理上追溯Ti Al合金扩散连接过程中相关原子的运动轨迹以及平衡时模拟空间中各相的分布情况。在上述工作的基础上,本文分别研究了温度以及压强对于Ti Al合金扩散连接接头中Al-Ti-Ni三元金属间化合物的分布以及数量的影响。本文通过对单一压强时不同扩散连接温度下的分子动力学模拟,确定了Ti Al合金扩散连接的最佳温度。然后在上述温度条件下对模拟体系加载了不同的压强,通过统计和观察金属间化合物的数量以及分布情况确定了最佳的理论压强工艺参数。最后利用拉伸模拟实验检验了扩散连接接头的力学性能参数。

关键词： TiAl合金扩散连接分子动力学模拟金属间化合物 MEAM

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CuAlNi合金马氏体相变中的反问题

CuAlNi合金马氏体相变中的反问题

作者：柴宝哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着近年来对马氏体相变研究的不断深入,马氏体相变在工业生产和其他相关领域的应用越来越广泛。马氏体相变过程中所表现出的独特的形状记忆效应实质是基于马氏体相变的可逆性。然而现有的关于马氏体相变机理的理论并没有对其动力学过... 详细信息

随着近年来对马氏体相变研究的不断深入,马氏体相变在工业生产和其他相关领域的应用越来越广泛。马氏体相变过程中所表现出的独特的形状记忆效应实质是基于马氏体相变的可逆性。然而现有的关于马氏体相变机理的理论并没有对其动力学过程进行合理的解释,因此仍有很多未知领域,这在很大程度上限制了马氏体相变在实际工程中的更深入的应用。Cu Al Ni合金在铜基形状记忆合金中有很好的应用潜能,相变前后晶格结构也相对简单,另外它有着极强的弹性各向异性。马氏体相变过程伴随有弹性波的释放,即声发射。它与相变本构直接相关,因此,声发射可以用来研究相变本构和机理。本文从声发射反问题的角度来研究Cu Al Ni合金中相变本构。论文首先对马氏体相变的机理模型作了合理推断,限定了研究二维问题。并提出了简化的三段式参数化相变本构。依据声波传播方程编制了二维声场演化代码,并利用其计算了样品表面的声发射信号。论文还研究了相变本构参数对声场的影响,形成了样本库。声发射反问题的求解是利用样品表面测试信号的特征与样本库作对比,从而求得最佳相变本构参数。结果表明,以声发射的反问题来研究马氏体相变机理是可行的,可以判断所假设相变本构模型的合理性,并可反演得到模型中的参数。也可不断修正参数化本构模型,使其更加接近物理机理。

关键词： CuAlNi合金马氏体相变反问题声场信号参数反演

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多晶Ti疲劳变形过程的分子动力学模拟

多晶Ti疲劳变形过程的分子动力学模拟

作者：魏荣耀哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

金属在制造和使用过程中难免会发生疲劳变形,而且随着疲劳时间的增长,材料会发生破坏失效。因此研究金属在疲劳变形过程中微结构的演化过程对于理解材料的变形和失效有重要的意义。在研究材料微观层面上的细节上,分子动力学模拟是计算... 详细信息

金属在制造和使用过程中难免会发生疲劳变形,而且随着疲劳时间的增长,材料会发生破坏失效。因此研究金属在疲劳变形过程中微结构的演化过程对于理解材料的变形和失效有重要的意义。在研究材料微观层面上的细节上,分子动力学模拟是计算机模拟中的一种重要手段。根据这种方法,本文分别对不含裂纹和含裂纹的多晶钛模型的疲劳过程进行了模拟研究。论文首先简要描述了分子动力学模拟方法在材料科学中的研究现状。介绍了分子动力学模拟的方法和原理,并对各个过程的关键因素和方法进行了详细讨论。对无裂纹和含裂纹的模型都采用拉伸应变率加载的方式研究其疲劳变形过程。对无裂纹模型,先研究其拉伸行为,以获得钛多晶体基本的力学性能。然后在疲劳载荷下,通过绘制材料的应力-应变图和特殊时刻的原子构型图来观察和分析其疲劳变形行为。根据能量变化图描述了整个疲劳变形过程。研究了晶粒大小对疲劳变形过程的影响。结果表明:晶粒内部位错的产生导致结构发生塑性变形,位错主要在晶界处形核,然后运动到晶粒对面的晶界处并逐渐消失;晶界是位错产生、运动和湮灭的源头,晶粒发生粗化;晶粒尺寸为5纳米与8纳米时,疲劳变形以位错的形核、运动和湮灭为主;晶粒尺寸为10纳米时,疲劳变形以晶界的运动为主。对含裂纹模型,详细描述了一些特殊时刻的疲劳变形过程,并通过能量变化图进一步解释疲劳变形行为。探讨了裂纹长度、温度和应变率对体系疲劳变形过程的影响。结果表明:随着裂纹长度的增加,体系内部能量增高,体系更加不稳定,更容易发生变形;裂纹尖端发生了小范围的屈服,裂纹周围的弹性区对其塑性变形的约束使得裂纹有闭合趋势;随着温度的增加,材料后续循环的弹性模量较初始模量增大,体系内应力变小,体系内更容易发生塑性变形;当温度为1000K时,体系内晶粒有融合为1个的趋势,体系内位错均匀分布在裂纹面和表面上;随着应变率增加,多晶钛的屈服应力和屈服应变也随之增加,体系内总能量和能量的变化幅度更大。

关键词：分子动力学疲劳多晶塑性变形位错

Mg-Al合金拉伸与疲劳变形的分子动力学模拟

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Mg-Al合金拉伸与疲劳变形的分子动力学模拟

作者：方志豪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

金属Mg和Al都是重要的结构材料,Mg-Al合金有着许多优良的性能,被广泛地应用于各个领域。本文采用分子动力学模拟方法,采用Mg-Al合金的嵌入式原子势,研究了理想多晶体在拉伸荷载下的变形行为,研究了含初始点缺陷和初始面缺陷的多晶体在... 详细信息

金属Mg和Al都是重要的结构材料,Mg-Al合金有着许多优良的性能,被广泛地应用于各个领域。本文采用分子动力学模拟方法,采用Mg-Al合金的嵌入式原子势,研究了理想多晶体在拉伸荷载下的变形行为,研究了含初始点缺陷和初始面缺陷的多晶体在疲劳荷载下的变形行为。建立了沿[0001]晶向拉伸的分子动力学模型,探究了平均晶粒尺寸(6.6nm,4.9nm,4nm)对拉伸变形的影响。结果表明:拉伸变形都经历弹性阶段-屈服阶段-塑性阶段,起始塑性变形的应变约为0.05。平均晶粒尺寸越小,结构的屈服强度越大,符合纳米尺度下的反霍尔-佩奇现象。建立了沿[0001]晶向施加循环荷载的分子动力学模型。用总能量和位错密度来研究Mg-Al合金的疲劳变形的特性。研究发现:在循环过程中,位错以1/3型为主,晶粒大小对循环软化的影响不大。乱序原子和位错密度的竞争主导了体系的循环特性。体系在循环荷载下越稳定,疲劳寿命可能越高。晶粒越大,多晶体的疲劳寿命越长。对于含缺陷的模型,研究发现:缺陷在受到外力作用下,会激发孔洞和微裂纹,体系的疲劳强度下降,疲劳寿命因此减少。相比于点缺陷,面缺陷更加显著地影响材料的疲劳强度和循环特性。有面缺陷的Mg-Al合金几乎不经历循环硬化,只有循环软化。

关键词：分子动力学 Mg-Al合金拉伸低周循环位错能量缺陷

Cu-Al-Ni形状记忆合金中马氏体孪晶界面迁移的分子动力学模拟

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Cu-Al-Ni形状记忆合金中马氏体孪晶界面迁移的分子动力学模拟

作者：魏洪吉哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

马氏体相变广泛应用于现代工业生产的诸多领域,其中形状记忆效应为近年来研究与应用的热点。本文所研究的Cu-Al-Ni合金能够产生形状记忆效应正是由于发生了马氏体相变与逆相变过程。在相变过程中一种基本的物理过程就是界面在内部和外... 详细信息

马氏体相变广泛应用于现代工业生产的诸多领域,其中形状记忆效应为近年来研究与应用的热点。本文所研究的Cu-Al-Ni合金能够产生形状记忆效应正是由于发生了马氏体相变与逆相变过程。在相变过程中一种基本的物理过程就是界面在内部和外部的化学和机械驱动力下发生迁移,发生迁移的界面包括相界面和马氏体内部变体间的孪晶界面。本文以马氏体相变中界面推进的动力学机制为研究背景,应用分子动力学手段对Cu-Al-Ni形状记忆合金中的马氏体相变进行动力学模拟,旨在探明在温度或应力载荷作用下,孪晶界面的原子迁移情况。论文首先介绍了马氏体相变与分子动力学相关知识与研究现状。然后在筛选函数和复杂参考结构两点上发展了原始的修正嵌入原子方法。并在此基础上给出了适用于Cu-Al-Ni三元合金体系的势函数参数。最后构建了初始模拟体系,并在温度与应力循环载荷下具体模拟了该合金的马氏体相变。我们成功地观察到了Cu-Al-Ni合金的热弹性马氏体相变,及单向拉伸中的相变伪弹性现象。模拟还给出了热相变滞后和应力诱发相变滞后,这种滞后被证实与马氏体相变和逆相变时内部马氏体变体间的吞并及界面的迁移紧密相关。

关键词： Cu-Al-Ni合金马氏体相变马氏体孪晶分子动力学 MEAM

Cu-Al-Ni合金中马氏体相变的分子动力学模拟

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Cu-Al-Ni合金中马氏体相变的分子动力学模拟

作者：孙国立哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

马氏体相变是指一类由高温高对称性母相(奥氏体相)进行急剧降温或在应力作用下材料发生的一种非扩散型一级相变。奥氏体相在相界面上发生位移型原子迁动,产生低对称性的相变产物:马氏体。马氏体相变最典型的应用是工业生产中钢的强化,... 详细信息

马氏体相变是指一类由高温高对称性母相(奥氏体相)进行急剧降温或在应力作用下材料发生的一种非扩散型一级相变。奥氏体相在相界面上发生位移型原子迁动,产生低对称性的相变产物:马氏体。马氏体相变最典型的应用是工业生产中钢的强化,此外还有形状记忆合金和超弹性材料。本文研究的Cu-Al-Ni合金就是一种具有代表性马氏体相变的材料。由于马氏体相变发生的非常快或者很难跟踪到界面上原子的迁移,本文采用分子动力学手段对相变进行模拟,这种方法能够给出相变的所有细节,因而能有效弥补实验手段的不足。论文首先回顾了研究现状,概述了分子动力学的一般原理。然后对铜基合金,尤其是Cu-Al-Ni合金中的马氏体相变行为进行了总结。之后根据马氏体相变晶体学理论,我们编制了构造奥氏体及孪晶马氏体原子空间构型的matlab软件包。我们还根据文献资料和自己的估算,给出了适用于Cu-Al-Ni材料的修正嵌入原子方法势函数。对材料物性参数的计算检验表明,所构造的势函数的是合理的。在以上工作的基础上,本文分别研究了Cu-Al-Ni合金中的热弹性和应力诱发马氏体相变。通过对单一温度和升温-降温循环过程的模拟,我们确定了Cu-Al-Ni合金中热弹性马氏体相变的转变温度;并观察到了发生马氏体相变和逆相变时所伴随的表面浮凸和扭转现象。在拉伸模拟中,也成功的观察到了应力诱发马氏体相变。本文的工作将可用于马氏体相变界面高速推进动力学机制的研究中。

关键词： Cu-Al-Ni合金马氏体相变分子动力学 MEAM 热弹性