单晶/多晶镍复合体剪切过程分子动力学模拟

采用整体叶盘技术将不同性能指标的单晶镍涡轮叶片和多晶镍盘片连接为一个整体,然而却带来盘叶连接区断裂失效问题,严重制约了该技术的发展。为此,本文采用分子动力学研究单晶/多晶镍复合体的剪切性能。首先讨论了不同晶态镍的剪切性能,然后重点研究了单晶/多晶镍复合体的剪切速率效应与温度效应。结果表明:相比于单晶镍,由于多晶镍的加入,单晶/多晶镍复合体的整体剪切应力水平有所下降,其剪切强度显著小于单晶镍的剪切强度。不同晶态镍剪切变形进入塑性阶段后,出现类似于宏观材料颈缩的现象,靠近颈缩区的原子发生局部错动、重排以及部分非晶化。随着剪切速率的增加,单晶/多晶镍复合体的剪切模量逐渐增大。随着温度升高,单晶/多晶镍复合体剪切模量却呈现下降趋势。

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<e&<2*10^10 s^-1时,SPSNi对加载应变速率几乎不敏感,抗拉强度σb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*10^10s^-1作为SPSNi抗拉强度的阈值。SPSNi的抗拉强度σb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。

纳米孔洞对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响

采用分子动力学方法研究了预制纳米孔洞缺陷对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。结果表明,与多晶Ni相比,单晶Ni能够提高单晶/多晶Ni复合体的抗拉强度。对比了孔洞位置分布对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。模拟结果表明,处于单晶区域的纳米孔洞缺陷显著加剧了单晶/多晶Ni复合体界面的断裂。相反,孔洞处于多晶区域时,界面一侧的单晶Ni阻碍了多晶Ni侧非晶化的传播,抑制了孔洞向界面一侧的单晶扩展。随后讨论了界面孔洞的孔隙率对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。结果表明,当孔隙率超过0.8%后,单晶/多晶Ni复合体的抗拉强度迅速下降。最后分析了当保持界面孔洞孔隙率不变的情况下空洞数量对拉伸性能的影响,结果显示,相比于大孔洞,分散的小孔洞具有更好的拉伸性能。

温度对碳纳米管增强纳米蜂窝镍力学性能的影响

选取含质量分数为5.22‰碳纳米管(CNT)为代表,通过分子动力学(MD)研究了温度对纳米蜂窝镍(NNHC)和CNT增强纳米蜂窝镍(CRNNHC)在径向拉伸、径向压缩、轴向拉伸和轴向压缩下力学性能的影响。结果表明,NNHC和CRNNHC的弹性模量(E)和最终应力(σu)对温度较为敏感,都随温度升高呈近似线性下降。相比于NNHC,不同温度下CNT的添加对CRNNHC径向力学性能的增强效果并不明显,而对其轴向力学性能则起到了良好的增强作用。CRNNHC轴向拉伸与压缩时的弹性模量提升幅值分别为6.4%~10%与9%~12%,最终应力提升幅值分别为1.5%~5.3%与10%~14%。研究表明,不同温度下CRNNHC沿轴向变形的力学性能普遍要优于沿径向变形的力学性能,也预示着轴向变形时CNT被破坏前吸收的能量相对较多。

Ni/Ni_(3)Al拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了Ni/Ni_(3)Al的拉伸力学性能。首先模拟了在室温、恒定应变速率环境下γ′强化相的含量对Ni/Ni_(3)Al拉伸力学性能的影响,重点研究了具有3种典型特征的γ′强化相含量的Ni/Ni_(3)Al微观组织演化。研究结果表明:相比于单晶Ni,γ′强化相可以提高Ni/Ni_(3)Al的抗拉强度。这是因为在塑性变形过程中,随着位错的不断增殖,位错密度逐渐增大,导致位错塞积,增大了位错运动的阻力,提高了抗拉强度。接着研究了温度对Ni/Ni_(3)Al拉伸力学性能的影响,发现Ni/10%Ni_(3)Al(体积分数,下同)的抗拉强度随着温度的升高呈下降趋势。这是因为随着温度的升高,原子动能增大,导致原子热运动更剧烈,原子间的结合力更弱,脱离平衡位置的原子来不及回到平衡位置,fcc结构转变为大量的hcp结构和其他无序原子排列结构,导致晶格畸变,降低了抗拉强度。最后研究了应变速率对Ni/Ni_(3)Al的拉伸力学性能的影响,结果表明,抗拉强度对低应变速率不敏感,对高应变速率敏感。

1例鸽群玉米拌种剂中毒的综合防控措施和救治方案

玉米是鸽群采食的主饲料，在饲料原粮配比中占的份额最大。玉米的质量卫生安全（主是农药化学毒物和霉菌毒素），关系到鸽群的生命安全和健康。