单晶/多晶镍拉伸力学性能的分子动力学模拟

为了提高航空发动机推重比,采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题,采用分子动力学对盘叶连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的拉伸力学性能进行模拟。首先对比了不同晶态镍拉伸力学性能,发现由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于萌生孔洞,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了SPSNi的应变速率效应与温度效应。当应变速率1*10~8 s~(-1)e2*10~(10) s~(-1)时,SPSNi对加载应变速率几乎不敏感,抗拉强度σ_b小幅上升。超过2*10~(10) s~(-1)之后,抗拉强度σb随着应变速率的增加而迅速下降。这是因为在高应变速率下,SPSNi的fcc原子大规模且迅速转变为无序的非晶结构,导致了SPSNi承载能力迅速下降,可以将应变速率2*10~(10)s~(-1)作为SPSNi抗拉强度的阈值。SPSNi的抗拉强度σ_b随温度的升高而线性下降。这是由于在温度的影响下,塑性变形阶段SPSNi界面失配位错网络的初始镶嵌结构逐渐变得不规则,初始失配应力随着温度的升高而下降。