《表1 含球形孔洞的单晶α-Ti立方体模型的几何参数》

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《含孔洞缺陷的单晶α-Ti单轴拉伸下的微观变形机理及力学性能》

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金属钛具有同素异构现象，在882℃以下为密排六方结构（hcp），简称α-Ti；在882℃和熔点1 678℃之间为体心立方结构（bcc），简称β-Ti。在常温下，由于α-Ti的hcp晶体结构的弱对称性以及活动滑移系数量不足从而造成其强烈的塑性各向异性及非对称性，理论上钛晶体可提供四种独立的滑移系，分别是基面滑移系。根据晶体塑性理论可知，必须具备至少五种独立变形模式才能实现晶体的连续变形，而机械孪生可提供额外的独立变形模式以满足要求，常见的孪生系主要有[16]。为了研究含孔洞缺陷单晶α-Ti在单轴拉伸作用下的微观变形机理和模型尺寸、应变率、孔洞体积分数，建立了一个边长L=30a的立方体构型来进行单轴拉伸模拟，其中是单晶α-Ti的晶格常数。同时，在立方体单晶α-Ti构型内部删除一个半径R=3a的球，形成孔洞缺陷，构造含孔洞缺陷单晶模型，模型的几何参数如表1所示。xyz坐标轴分别对应取向，考虑到边界效应对模拟结果的影响，模型的xyz方向都采用周期性边界条件，建立的含球形孔洞缺陷的单晶α-Ti模型的初始构型如图1所示。时间步长为0.001fs，为了使原子初始构型能够达到稳定的状态，在加载拉伸载荷之前，先采用共轭梯度法使整个体系结构达到能量最小状态，然后对体系进行弛豫，在体系弛豫过程中利用Nose-Hoover控温方法使体系的温度保持在300K，利用Nose-Hoover控压方法使加载方向上的压力为0。弛豫50 000步，以使系统达到平衡状态，然后在等温等压（npt）系综下沿y方向施加8×108 s-1的应变率进行单轴拉伸，模拟温度设定为300K，每200步输出原子坐标、温度、势能和动能等统计信息。