γ-TiAl合金纳米切削过程中随机表面粗糙度影响的原子模拟

采用分子动力学模拟方法研究了随机粗糙度对γ-TiAl合金纳米尺度切削的影响。为了模拟真实工件表面,在考虑刀具不同前角和切削深度的情况下,采用多参数的Weierstrass-Mandelbrot（W-M）函数生成随机表面粗糙度,用工件的等效高度来量化切削深度。结果表明,粗糙度对工件的纳米切削有不可忽视的影响。此外,粗糙度的影响在不同切削参数的情况下也不同。     

γ-TiAl加工过程中粗糙表面对材料去除和亚表面缺陷影响的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了γ-TiAl在纳米尺度下的加工响应。采用规则生成的粗糙工件表面,研究其对原子去除机理的影响。通过改变织构密度和刀具半径,研究了切削过程。结果表明,工件表面形貌对亚表面缺陷的产生和原子去除有不可忽视的影响,粗糙表面会影响剪切模式下切削过程中层错剪切带的形成。提高织构密度增加了亚表面缺陷的数量,加工表面的完整性因切割方式的不同而不同。刀具的相对锐度对切削机制和纹理效果有一定影响。     

基体表面形貌对Ni/Fe热喷涂及结合强度影响的原子模拟

通过分子动力学方法模拟了基体表面形貌对热喷涂的影响。研究了柱状粗糙表面和光滑表面对团簇展平、基体缺陷演化、应力分布、涂层与基体结合强度的影响。结果表明,基体表面形貌对热喷涂结合强度影响显著,粗糙表面不仅增加了团簇与基体的实际接触面积,提高了附着力,而且在界面结合处形成锚固效应,从而提高了界面结合强度。同时,基体表面形貌改变了界面区域的应力分布,柱状粗糙表面可以减小应力集中效应,降低临界应力,减轻对基体的损伤。此外,粗糙表面会阻碍团簇的滑移,减小了展平比。     

片层状TiAl-Nb合金中γ/γ界面体系拉伸行为的原子模拟

全片层组织结构的TiAl基合金在发生塑性变形时，因具有多个可阻碍位错迁移的界面，增加了位错迁移所需要的应变能，从而使变形能力和强度强烈依赖于这种显微组织中的层状界面。本工作采用分子动力学方法研究了单轴拉伸载荷下具有γ/γ界面的TiAl-Nb合金的变形行为。从原子尺度上讨论了真孪晶(True-twin, TT)、旋转界面(Rotational boundary, RB)、伪孪晶(Pseudo-twin, PT)三种不同界面下，片层状TiAl-Nb合金的力学响应、位错演化和断裂机制；阐述了材料力学响应与微观缺陷演化之间的关系，表明含不同界面的TiAl-Nb合金力学性能具有显著的层状边界效应。通过观察位错与界面的交互作用发现位错与界面相遇后，三个界面及附近都会产生无序原子区；而RB/PT试样中无序原子区作为位错源会向另一片层发射位错，TT试样中的无序原子区不会作为位错源向另一片层发射位错。