МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВАКАНСИЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА α-TI, АРМИРОВАННОГО УНТ, ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ

10.25712/ASTU.1811-1416.2025.04.007

Аннотация

Целью данного исследования являлось проведение сравнительного анализа влияния концентрации точечных дефектов (вакансий) и армирования углеродными нанотрубками (УНТ) на деформационное поведение и механические свойства монокристалла титана (α-Ti) при одноосном растяжении. Исследование выполнено методом молекулярной динамики в программном комплексе LAMMPS. Для всех моделей проведено одноосное растяжение с постоянной скоростью деформации при температуре 300 K. Определены ключевые механические характеристики: предел прочности, предел текучести и модуль Юнга. Установлено немонотонное влияние вакансий на прочность α-Ti. Показано, что концентрация вакансий равная 0,5% приводит к дисперсионному упрочнению матрицы (предел прочности =14.75 ГПа, для бездефектного кристалла = 14.43 ГПа). Введение УНТ стабилизирует предел прочности на уровне ~12 ГПа для всех концентраций вакансий, нивелируя их влияние. Обнаружено, что модуль Юнга композита возрастает с увеличением доли вакансий (до 103.13 ГПа при 1.0%), что свидетельствует о доминирующей роли УНТ в упругой деформации. Выявлено, что разрушение композита происходит по механизму интерфазного отслоения на границе раздела, что приводит к снижению предела текучести. Для моделей с внедренной УНТ ключевым фактором, определяющим механические свойства композита, является прочность границы раздела «матрица-УНТ».