铌对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

杨利^1,2，芮执元^1,2，罗德春^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：为了研究微观尺度下铌元素对单晶γ-TiAl裂纹扩展过程的影响,运用分子动力学方法,建立γ-TiAl合金的晶体结构模型,模拟边缘裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了铌元素对γ-TiAl能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了铌元素对裂纹扩展的影响。研究结果表明:加入铌元素后,在相同的应变率条件下,试件的断裂时间延长,能量变化曲线有两个波峰并且出现明显的上下波动的现象;随着应变增加,应力先增大后逐渐减小;裂纹扩展缓慢,形成的断面不平滑,而且裂纹扩展的形态也发生变化。

关键词：铌;γ-TiAl合金;分子动力学;裂纹扩展;能量;