МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВ TI₃AL, АРМИРОВАННОГО ФУЛЛЕРЕНОМ C₆₀, ПРИ ОДНООСНОЙ ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ: МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

10.25712/ASTU.1811-1416.2026.01.010

Аннотация

В данном исследовании представлено моделирование металломатричного композита Ti₃Al, армированного фуллеренами. Моделирование выполнялось с использованием методов молекулярной динамики (MD simulation), а расчёты проводились на суперкомпьютере СПбПУ. Методы молекулярной динамики были использованы для анализа поведения материала на атомном уровне с учётом межчастичных взаимодействий. Для более точного описания этих взаимодействий применялся гибридный потенциал (hybrid potential). Было проведено сравнение механических свойств «чистого» материала и композита, армированного фуллеренами, а также дополнительное сравнение с армированными материалами, содержащими различное количество вакансий. Оценивались такие характеристики, как предел текучести, временное сопротивление растяжению (ultimate tensile strength), деформация и нагрузка разрушения. Деформация прикладывалась вдоль кристаллографического направления, соответствующего индексу Миллера [100]. Для армирования в центр расчётной ячейки помещался фуллерен C₆₀. Результаты показали снижение механических свойств как в армированном материале, так и в материале с повышенной концентрацией вакансий. Уменьшение временного сопротивления растяжению в обоих случаях объясняется рядом факторов. В первую очередь, фуллерен проявлял благоприятное поведение при деформации сжатия, но оказывал негативное влияние при деформации растяжения из-за своих геометрических ограничений. Вакансии способствовали образованию дислокаций, что приводило к ускоренному разрушению металлической матрицы. Экспериментальные условия, в частности периодические граничные условия (periodic boundary conditions), наложенные на модель, также играли существенную роль. Полученные результаты показывают, что как дефектные структуры, так и армирующие элементы критически влияют на механические свойства материала.