单晶γ-钛铝沿不同晶向裂纹扩展的分子动力学研究

罗德春^1,2，芮执元^1,2，付蓉^1,2，张玲³，曹卉^1,2，剡昌锋^1,2

1. 兰州理工大学2. 数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室3. 兰州工业学院

摘 要：利用分子动力学方法模拟了单晶γ-Ti Al合金预置微裂纹单向拉伸过程中沿不同晶向的扩展过程。探索了[100]、[110]及[111]晶向下微裂纹扩展过程中的力学行为及扩展形式,研究表明:3种晶向下裂纹启裂应力依次为5.766、6.26、6.57 GPa,裂纹强度依次增强;[100]晶向下微裂纹扩展呈完全脆性解理特征,应力始终集中在裂尖且随时间增加而减小;[110]晶向下微裂纹初期以脆性解理扩展,之后裂尖出现原子错排及发射位错导致钝化现象产生,随后萌生与主裂纹不同平面的子裂纹,应力始终集中在裂尖且随时间增加而递减,主、子裂纹相连后形成台阶状韧断裂纹;[111]晶向下微裂纹通过裂尖发射滑移位错及局部衍生孪晶进行扩展,表现出明显的取向效应,材料强度出现强化效应,应力集中在裂尖及孪晶面上并随加载而减小;不同晶向下微裂纹扩展过程具有完全不同的特性。

关键词：γ-TiAl合金;分子动力学;晶向;裂纹扩展;