[发明专利]镍基单晶合金模型构建方法、装置、存储介质及设备

说明书

本发明提供的镍基单晶合金模型构建方法、装置、存储介质及设备，属于单晶各向异性技术领域。该方法包括：获取试验表征下，镍基单晶高温合金不同取向实际两相结构的元素组成，并明确其两相结构的体积分数，用于在atomsk软件中构建符合实际的模型；根据镍基单晶高温合金两相结构的体积分数及相对位置，建立得到镍基单晶合金的[001]取向超胞模型；对镍基单晶合金的[001]取向超胞模型进行变换，分别得到镍基单晶合金的[011]取向超胞模型和镍基单晶合金的[111]取向超胞模型。该装置、存储介质及设备能够用于实现该方法。以上模型通过分子动力学模拟(借助Lammps)建立镍基单晶不同取向两相界面在拉伸过程中的微结构演化规律，确定位错与界面力学性能之间的关系。

技术领域

本发明涉及单晶各向异性技术领域，特别是涉及镍基单晶合金模型构建方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

镍基单晶高温合金具有优异的疲劳、蠕变、抗腐蚀等力学性能，常用于航空发动机涡轮叶片。涡轮叶片是航空发动机和燃气轮机的第一关键件，目前所有先进“两机”都采用高温性能优越的镍基单晶涡轮叶片。单晶涡轮叶片技术已经成为“两机”性能的标志，其结构设计与强度寿命技术是航发研究的关键。单晶涡轮叶片结构复杂、存在着显著的晶体取向相关性和取向敏感性。国外对此技术严格保密，我国起步空白。因此，对镍基单晶高温合金开展晶体取向相关性研究非常必要。而微观结构及位错演化是造成合金失效破坏的根本原因，由此出发进行研究有助于对航空发动机涡轮叶片的进一步性能设计。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种镍基单晶合金模型构建方法、装置、存储介质及设备，通过分子动力学描述镍基单晶不同取向两相界面在拉伸过程中的微结构演化规律，确定位错与界面力学性能之间的关系，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的镍基单晶合金模型构建方法的技术方案如下：

本发明提供的镍基单晶合金模型构建方法包括以下步骤：

通过镍基单晶高温合金不同取向两相结构的试验表征，获取Atomsk软件建模所需的合金的元素组成，并明确所述镍基单晶高温合金两相结构的体积分数；

根据所述镍基单晶高温合金两相结构的体积分数及相对位置，建立得到镍基单晶合金的[001]取向超胞模型；

对所述镍基单晶合金的[001]取向超胞模型进行变换，分别得到镍基单晶合金的[011]取向超胞模型和镍基单晶合金的[111]取向超胞模型。

本发明提供的镍基单晶合金模型构建方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，镍基单晶高温合金不同取向两相结构稳定模型的获取方法包括以下步骤：

在Atomsk软件内，建立镍基单晶合金不同取向的两相结构初始模型；

在Lammps程序内，根据所述镍基单晶合金不同取向的两相结构初始模型，给定初始条件，得到定参数的镍基单晶合金不同取向的两相结构初始模型；

针对所述定参数的镍基单晶合金不同取向的两相结构初始模型，进行弛豫，通过能量最小化方法获得所述镍基单晶合金不同取向两相结构稳定模型；

针对所述镍基单晶合金不同取向两相结构稳定模型进行升温，得到镍基单晶高温合金不同取向两相结构不同温度下的稳定模型。

作为优选，镍基单晶高温合金不同取向两相结构稳定模型加载模拟结果的获取方式具体包括以下步骤：

对所述镍基单晶高温合金不同取向两相结构稳定模型进行加载，得到模拟结果；

针对所述模拟结果进行可视化输出，借助Ovito软件，得到所述镍基单晶高温合金不同取向两相结构稳定模型的加载模拟表征结果。