γ-TiAl合金作为一种极具发展潜力的高温合金材料,具有高抗氧化性、高熔点、低密度和优异的高温强度,成为轻质合金中的研究重点。相对于γ-TiAl晶体材料,Ti3Al非晶体的变形过程显得更加复杂,同时在强度和硬度以及弹性极限方面也与γ-TiAl晶体材料存在较大差异。因此,研究γ-TiAl晶体以及Ti3Al非晶体材料的变形具有十分重要的意义。本文采用分子动力学方法对含孔洞的γ-Ti Al单晶体进行单轴压缩研究,分析了球形纳米孔洞的弥合机制,考虑了不同样本尺寸、孔洞体积分数和应变速率对其力学行为的影响。研究结果表明,在整个压缩过程中,纳米孔洞经历了弹性变形和塑性变形两个阶段。在弹性变形阶段,纳米孔洞沿着压缩方向线性收缩,而在垂直于压缩方向线性扩张;在塑性变形阶段,纳米孔洞迅速从四周坍塌而最终弥合。在塑性变形阶段,堆垛层错在晶体中的滑移作为孔洞的主要弥合机理:位错结构形核于孔洞的赤道区域,不全位错和片状层错持续扩展形成堆垛层错结构,最终这些位错和层错结构充满整个样本使得孔洞最终弥合。孔洞体积分数和压缩应变速率对样本的屈服强度和杨氏模量都有显著地影响,而样本尺寸仅仅对屈服强度有影响。本文还对Ti3Al非晶体的单轴压缩晶化行为进行了研究。在模拟过程中,我们考虑了不同冷却速率对Ti3Al非晶合金形成能力的影响,以及不同应变速率对Ti3Al非晶合金晶化行为的影响,分析了应力晶化机制。结果表明,Ti3Al液态合金在冷却速率为1×1012K/s条件下,能够形成一种长程有序的晶体结构。随着冷却速率逐渐增大,Ti3Al液态合金冷却形成无序的非晶体结构,并且在冷却速率为1×1014K/s时,无序结构的原子分布更均匀。在压缩过程中,应变速率越大,晶胞总内能越容易提前下降,Ti3Al非晶合金在变形过程中越容易晶化。在应力晶化过程中,Ti3Al非晶合金的晶化过程分为初始晶核的形成和晶体的长大两个阶段:有序原子集团在非晶态基体中的切变沉积为主要的晶化机制,其中伴随着单个原子由非晶态向初始晶核的表面扩散过程。