钛/铝爆炸焊接界面扩散行为分子动力学模拟

作     者：李岩 刘琪 李聚才 刘翠荣 吴志生 Li Yan;Liu Qi;Li Jucai;Liu Cuirong;Wu Zhisheng

作者机构：太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西师范大学现代文理学院转设筹备处山西临汾041000 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第6期

页      面：2017-2023页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 0823[工学-交通运输工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：National Key Research and Development Program(2018YFA0707305) Major Science and Technology Projects of Shanxi Province(202101120401008) Key R&D Program of Shanxi Province(202102050201001) Linfen Key Research and Development Plan(2202) Science and Technology Innovation Project of Colleges and Universities in Shanxi Province(2022L628) 

主　　题：爆炸焊接 分子动力学模拟 钛/铝界面 扩散 

摘      要：为揭示钛/铝爆炸焊接界面原子的扩散行为,采用分子动力学模拟从原子尺度分析了钛/铝爆炸焊接界面原子的微观扩散机理。利用Materials Studio建立了钛/铝爆炸焊接焊点处的分子动力学模型,结合爆炸焊接的物理过程,将爆炸焊接过程分为加载和卸载2个阶段,通过LAMMPS程序计算了爆炸焊接钛、铝原子的均方位移、径向分布函数、扩散层厚度等,利用OVITO软件再现了不同阶段界面原子的扩散行为。在爆炸焊接加载阶段,钛、铝原子不发生扩散,只在平衡位置做振动,铝原子振动要比钛原子振动强。爆炸焊接卸载开始时,钛、铝原子发生互扩散。钛/钛原子键能高,不易破坏,铝/铝原子键能低,容易破坏产生空位、间隙等缺陷,有利于钛原子深入扩散到铝晶格内部,但铝原子难以进入钛的晶格内部。采用扫描电镜和EDS能谱表征了钛/铝爆炸焊接复合材料界面元素分布,与模拟结果有很好的一致性。