中文摘要：

因滑移系较少且滑移困难，钛铝金属间化合物室温塑性较差，严重制约其实际应用。形变孪晶的开动将增加其变形机制，对改善合金的塑性具有重要意义。本项目拟用分子动力学研究钛铝中形变孪晶的形核长大动力学。研究完整γ晶体中压力、切变角度、温度等外界条件对孪晶形核的影响及其与位错形核之间的竞争，给出孪晶或位错形核的临界应力，为形核控制奠定基础；研究晶格在切应力作用下的软化和声子行为及其受温度、压力的影响。探索反位缺陷、空位等点缺陷对孪晶形成的影响规律。采用动力学和静力学模拟对孪晶进行能量学和结构研究。研究含不同的γ/γ和γ/α2界面处孪晶形核长大的临界条件，探索界面处应力取向对孪晶或位错形成的影响，为设计更合理的微观组织奠定基础。实验观察钛铝中孪晶的形核长大，验证模拟结果。通过上述研究找出孪晶形变的促进和阻碍因素，在合金设计时利用这些规律来调整孪晶行为，进而达到改善钛铝化合物塑性和断裂韧性的目的。

结论摘要：

钛铝金属间化合物具有优异的高温性能，是提高发动机效率的关键结构材料，但其滑移系少且滑移困难导致室温塑性差，严重制约其应用。形变孪晶的开动将增加其变形机制，对改善合金的塑性具有重要意义。本项目采用分子动力学模拟研究钛铝中形变孪晶的形核长大动力学，给出完整及含γ/γ和γ/α2界面的钛铝中孪晶形核的临界条件及其受温度、压力、切变角度等的影响规律；揭示了孪晶界、伪孪晶界及γ/α2相界等不同界面对孪晶形成的不同影响规律。结合动力学和静力学模拟研究孪晶变形过程的能量和结构变化，阐明应力方向对孪晶或位错形成的影响，发现不同方向剪切时将以不同的机制变形；除得到与实验相符的位错及形变孪晶的形核长大外，发现静水压力对孪晶的变形机制有决定性影响一定静水压力下沿伪孪晶方向剪切时，将以L11相变实现变形；而在张应力下剪切则以一种新的机制实现孪晶长大。该机制需在两个相邻滑移面上开动5个偏位错以使孪晶增长一层，可给出4倍于常规孪晶的应变量，其开动可能更有效地缓解多晶变形时的应力集中，从而提高塑性；借助第一原理计算给出不同合金元素对L11与L10结构相对稳定性的影响，为通过合金化开动相应孪晶系的元素选择指明方向。