激光冲击铝合金微结构演化及力学行为的分子动力学模拟

摘要：

目的 揭示激光冲击铝合金的微结构演化过程及塑性变形机制,探究残余应力产生的机理,为激光冲击提升铝合金力学性能提供理论参考.方法 基于分子动力学模拟,采用活塞冲击法实现多晶铝合金(Al-Mg-Zn-Cu)在不同加载速度下的冲击强化.利用共邻分析法和位错提取法,研究铝合金的微结构演化过程、位错分布以及激光冲击影响铝合金力学性能的内在机理.结果 在冲击波加载阶段,当高速冲击波作用时,铝合金出现大量滑移系,产生高密度位错.在保载阶段,位错集中在晶界附近,导致多晶铝合金发生晶界塑性变形.在卸载阶段,不同类型位错之间进行了相互转化.铝合金两端晶粒和晶界的塑性变形,导致了残余压应力的产生.对完全卸载后的铝合金进行单轴拉伸模拟,发现0.7 km/s和1.0 km/s的冲击速度下,残余压应力抵消了部分拉伸应力,变形晶界附近产生新的位错,且晶界发生迁移和合并,导致极限应力分别提升15％和22％.结论 激光冲击对Al-Mg-Zn-Cu铝合金的微结构及力学性能影响显著,在高速冲击波作用下,铝合金两端发生剧烈的塑性变形,导致残余压应力的产生.单轴拉伸时,残余压应力抵消了部分拉伸应力,且铝合金晶粒内发生原子变形产生新的位错,同时晶界发生运动,最终使得极限应力增大,铝合金的力学性能得到提升.

关键词：铝合金、激光冲击、微结构、残余应力、位错密度、力学行为、分子动力学

所属期刊栏目：51

分类号：V261.8(航空制造工艺)

资助基金：国家科技重大专项;国家海外高层次人才引进计划青年项目

在线出版日期：2022-12-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：前插1-前插2,1-9,57