裂纹位置对含铌γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

芮执元^1,2，杨利^1,2，孙杰锋³，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3. 大连理工大学机械工程学院

摘 要：为了研究微观尺度下裂纹相对位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金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,模拟边界裂纹和中心裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了裂纹位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了裂纹位置对裂纹扩展的影响。研究结果表明:中心裂纹的γ-TiAl合金在其拉伸初始阶段,受力并不集中,随后由于原子键的断裂形成了孔洞,孔洞部位抑制裂纹的扩展,因此裂纹要继续扩展需要克服更大的阻力。裂纹在中心位置和边界位置对γ-TiAl合金产生的力学影响不同,边界裂纹对材料产生断裂的危害性更大。

关键词：裂纹位置;铌;γ-TiAl合金;分子动力学;裂纹扩展;