温度对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响的分子动力学模拟

曹卉^1,2，芮执元^1,2，罗德春^1,2，付蓉^1,2，剡昌锋^1,2

1. 兰州理工大学机电工程学院2. 兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室

摘 要：用分子动力学方法从原子尺度对单晶γ-TiAl合金中心裂纹的扩展机理进行了研究,模拟了不同温度下预制中心裂纹的扩展过程。结果表明:随着温度升高,裂纹的启裂时间变长,启裂应力值分别为5.64GPa、4.58GPa和4.27GPa;裂尖和边界发射的位错数目随温度的升高而增多;温度为300K时,裂纹先脆性扩展,出现分枝后,裂纹通过裂尖发射位错向前扩展,扩展过程为塑性扩展;温度达750K时裂纹出现分枝,扩展过程为塑性扩展,此时的裂纹扩展速率慢于300K时的裂纹扩展速率;950K时裂纹没有出现分枝,扩展过程为塑性扩展且扩展速率最快;三种温度下裂纹扩展过程均出现裂尖钝化与偏折现象。

关键词：γ-TiAl合金;单晶;分子动力学;位错;裂纹扩展;