γ-TiAl合金微裂纹形核机理与晶体强度的研究

摘要

γ-TiAl合金作为一类新型金属间化合物，因其诸多优异的特性而成为一类具有巨大发展潜力和应用前景的高温结构材料。γ-TiAl合金中晶体缺陷的存在是不可避免的，当γ-TiAl合金晶体受到应力和温度等作用时，晶体缺陷处会由于存在应力集中而先于它处产生裂纹，随着微裂纹的不断汇合而出现更大尺度的裂纹，从而极大地降低了γ-TiAl合金的力学性能。因此有必要对γ-TiAl合金中的晶体缺陷进行深入研究。
　　本文以γ-TiAl合金为研究对象，在分析合金中晶体缺陷的形成和运动机理的基础上，分析了γ-TiAl合金中微观缺陷对微裂纹形核的影响，探讨了γ-TiAl合金微观缺陷的存在对其强度的影响。取得的主要研究成果如下：
　　1.阐释了点缺陷造成γ-TiAl合金微裂纹形核的机理。在计算出γ-TiAl合金晶体中空位和间隙原子浓度及形成能的基础上，通过分析γ-TiAl合金晶体中空位的迁移过程，阐释了γ-TiAl合金晶体中空位的存在对微裂纹形核的影响；此外，重点计算了γ-TiAl合金晶体中间隙原子在不同晶轴方向上的扩散系数，指出不同晶轴方向上间隙原子扩散的差异性，阐述了γ-TiAl合金中间隙原子造成微裂纹形核的机理。
　　2.阐释了线缺陷造成γ-TiAl合金微裂纹形核的机理。在给出γ-TiAl合金晶体中位错受力分析的基础上，分析了γ-TiAl合金晶体中位错的滑移特性，给出了位错的滑移与晶体宏观塑性变形间的关系；此外还分析研究了γ-TiAl合金晶体中位错与点缺陷间的相互作用，建立了静力学条件下γ-TiAl合金晶体中位错间相互作用的模型，讨论了位错间的相互作用对其滑移的影响。阐述了γ-TiAl合金晶体中位错造成微裂纹形核的机理。
　　3.初步探讨了γ-TiAl合金中晶体缺陷与其强度间的关系。在已有晶粒尺寸与晶体强度间关系的基础上，通过分析γ-TiAl合金晶体中位错间以及位错与其它缺陷间的相互作用，建立了γ-TiAl合金屈服强度与其晶体缺陷能（弹性应变能）间的关系。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及研究意义

1.3γ-TiAl合金国内外研究现状

1.4 本文研究目标与研究内容

第2章 γ-TiAl合金晶体点缺陷对微裂纹形核的影响

2.1γ-TiAl合金晶体中的空位

2.2γ-TiAl合金晶体中的间隙原子

2.3 本章小结

第3章 γ-TiAl合金晶体线缺陷对微裂纹形核的影响

3.1 位错的基本性质（概况）

3.2γ-TiAl合金晶体中位错的运动及其相互作用

3.3γ-TiAl合金晶体中位错导致微裂纹形核的机理

3.4 本章小结

第4章 γ-TiAl合金晶体缺陷与强度间关系的探讨

4.1γ-TiAl合金中晶粒尺寸与晶体强度间的关系

4.2γ-TiAl合金晶体微观缺陷对晶体强度的影响

4.3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表论文（含论文、专利）