钛铝合金是近年来迅速发展,并得到大量运用的合金材料,由于其具有低密度、高强度、耐高温等优势,在航空航天、汽车工业等领域受到了广泛的关注,是新一代理想的轻质耐高温合金材料。但是钛铝合金也存在室温脆性及高的裂纹扩展率等缺点,这些缺陷容易造成材料在使用过程中的断裂失效,而裂纹的失稳扩展是导致材料失效的主要原因,因此需要对裂纹的扩展过程和断裂的机理进行深入详细的研究。本文以多晶γ-Ti Al合金为研究对象,借助开源命令程序Atomsk,采用Voronoi算法建立多晶体模型,构建晶体塑性本构关系,对γ-Ti Al合金多晶体进行了单轴拉伸的分子动力学模拟,对比研究了五种不同温度下多晶γ-Ti Al合金晶界上微裂纹和晶粒内微裂纹的扩展过程。研究结果表明:多晶γ-Ti Al合金晶界上的微裂纹在低温和常温状态下,表现为脆性解理扩展。裂纹先沿晶扩展至晶界或应力集中处,在裂尖附近的晶界处,产生微孔洞,孔洞长大沿晶扩展形成子裂纹,子裂纹与主裂纹的汇合导致材料断裂失效;在中高温下,晶界上微裂纹以脆性蠕变断裂为主,裂纹先沿着晶界扩展,受到阻力扩展变缓慢,裂尖出现钝化,裂纹逐渐形成蠕变空洞并不断长大,进而在三叉晶界处形成楔形裂纹,由此导致沿晶断裂,材料失效。多晶γ-Ti Al合金晶粒内的微裂纹在低温和常温状态下,同样为脆性解理扩展,裂纹以沿晶断裂为主,断口为晶粒状,断裂方式亦为微空洞长大形成子裂纹,沿晶扩展并于主裂纹汇合导致材料断裂;而中高温状态,由于应力和持续高温作用,合金产生缓慢的塑性变形,裂纹逐渐长大,蠕变为空洞,空洞沿晶扩展并最终破裂导致材料断裂失效。高温时合金断裂面为脆性的沿晶断口。不同位置的微裂纹在扩展过程有很多相似处,低温和常温下主要表现为脆性解理断裂,扩展速率较快;中高温状态下主要为脆性蠕变断裂,扩展速率缓慢,高温状态下合金也表现出一定的韧性。但在裂纹扩展初期,晶界上的裂纹为沿晶扩展,晶粒上的裂纹为穿晶扩展;晶界上应力最大值低于晶粒内应力最大值;晶界上裂纹在同一温度下的弹性模量和能量最大值上也较低,表明多晶体晶界在裂纹的扩展中起着重要的作用,晶界对裂纹的扩展及位错运动都具有强烈的阻碍作用。另外,在裂纹扩展的各个阶段都有大量的空位、层错、位错等现象发生。