纳米孪晶与Fe掺杂对SLM-Al力学性能影响的分子动力学模拟

摘要

通过分子动力学方法研究了不同晶态、孪晶界间距以及Fe掺杂对选区激光熔化(selective laser melting, SLM)铝力学性能的影响。结果表明，纳米孪晶对不同晶态以及是否掺杂了Fe元素的铝的强化效果具有较大的差异。在不同晶态铝中插入纳米孪晶，可以提高单晶铝的抗拉强度，但降低了等轴晶和柱状晶铝的抗拉强度。其中，柱状晶的力学性能对孪晶最敏感，抗拉强度受到影响程度最大。孪晶界间距(λ)对柱状晶铝强度的影响存在临界值(2.8nm)，当λ小于2.8 nm时，柱状孪晶铝的抗拉强度随着λ增加而减小，当λ大于2.8 nm时，柱状孪晶铝的抗拉强度随着λ增加而逐渐增加，直到接近无孪晶柱状铝的强度。与不同晶态孪晶铝的强度相比，掺杂5at%Fe的不同晶态孪晶铝的强度更大，且柱状孪晶Al-5%Fe的强化效果最好，表明合理控制Fe含量和纳米孪晶形态，有望改善SLM铝的力学性能。

关键词