原子尺度下纯锌中{1012}孪晶界的结构表征（英文）

通过高分辨透射电子显微镜研究原子尺度下轧制变形后的纯锌中{1012}孪晶界的结构和迁移机制,发现在{1012}孪晶界上存在基面/柱面锯齿,并且在同一个{1012}孪晶中存在两种结构不同的孪晶界:由{1012}共格孪晶界和微小基面/柱面锯齿组成的孪晶界,以及由连续基面/柱面锯齿组成的不包含{1012}共格孪晶界的孪晶界。基面/柱面锯齿的形成与密排六方金属的轴比无关,因为基面/柱面锯齿的形成在能量上和几何上都是有利的。基于位错理论,孪晶界的迁移是由孪生位错在共格孪晶界上的滑移以及界面位错在基面/柱面锯齿上的攀移来实现的。     

镁合金热变形下变形带的形貌和晶体学特征

对不同温度单向压缩下AZ31镁合金不均匀形变组织的形貌和晶体学特征进行了研究.结果显示:形变组织具有很强的温度和应变敏感性;250℃时,晶粒内在变形初期出现大量的{1012}拉伸孪晶和少数{1011}压缩孪晶,随着应变量的加大,拉伸孪晶因相同取向孪晶的合并而急剧减少,而压缩孪晶明显变粗,数量也有所增加;300℃以上时,非基面滑移被激活后,出现了与压缩轴基本垂直的扭折带,其晶体学方向垂直于(0001)基面,扭折带两侧的主滑移系都为(0001)基面滑移,变形初期扭折带界面取向差为2°—6°,随着变形量的增加,扭折带密度加大;温度升高至400℃时,扭折界面发生明显的弯曲.对扭折带和其他变形带的特征进行了对比考察.     

制备工艺对GH4169合金组织结构与蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究制备工艺对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:在热连轧期间,合金发生孪晶变形和位错滑移;与等温锻造相比,热连轧合金中的高密度位错具有形变强化的作用,可提高合金的蠕变抗力.在蠕变期间,等温锻造合金仅发生孪晶变形,而热连轧合金的变形机制是孪晶和位错滑移,其中,合金在热连轧期间形成的高密度位错可诱发蠕变位错发生单取向或多取向滑移,可减缓应力集中,抑制或延缓裂纹在晶界处萌生是使该合金具有较长蠕变寿命的主要原因.蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界扩展、发生解理断裂是2种工艺制备合金的蠕变断裂机制.     

氢对纯Nb形变与断裂微观过程影响的研究

本文用带有拉伸装置的扫描电镜和金相显微镜,研究了纯Nb在室温电解充氢后形变和断裂的动态微观行为。结果表明,Nb的氢化物都在{100}晶面析出,较多的正交针状氢化物能构成魏氏组织。固溶氢的α基体在拉伸变形时,有明显的滑移线和晶界凸起,裂纹萌生在形变带或晶界处。含氢化物的基体在拉伸时表现出完全的脆性,呈穿晶解理断裂。解理面上有各种脆性断裂特征的花样和两种氢化物,裂纹多从氢化物处萌生。     

IN SITU STUDY OF EFFECT OF HYDROGEN ON DEFORMATION AND FRACTURE BEHAVIOUR IN Nb

本文用带有拉伸装置的扫描电镜和金相显微镜,研究了纯Nb在室温电解充氢后形变和断裂的动态微观行为。结果表明,Nb的氢化物都在{100}晶面析出,较多的正交针状氢化物能构成魏氏组织。固溶氢的α基体在拉伸变形时,有明显的滑移线和晶界凸起,裂纹萌生在形变带或晶界处。含氢化物的基体在拉伸时表现出完全的脆性,呈穿晶解理断裂。解理面上有各种脆性断裂特征的花样和两种氢化物,裂纹多从氢化物处萌生。     

Inconel 740H合金原位高温拉伸微裂纹萌生扩展研究

利用自主研发的SEM原位高温拉伸台,研究了750℃高温条件下镍基高温合金Inconel 740H单轴拉伸变形过程中微观组织演变规律及微裂纹萌生与扩展机制。结果表明,在室温和高温条件下,Inconel 740H合金变形过程中晶界是主要的裂纹萌生源,但是在室温时微裂纹也会在晶内萌生。通过对原位变形机制的分析表明,750℃高温不仅降低了滑移系的开启能量,使更多的滑移系容易开动,而且弱化了晶界强度,使晶界具有弯曲和滑移的变形特性,从而增强了合金的塑性协调变形能力,但是却降低了合金的屈服强度和抗拉强度,高温同时也使合金晶界的相对强度弱化,导致微裂纹更易从晶界处萌生并扩展。     

基于施密特因子计算分析拉伸孪晶对镁合金变形的影响

采用电子背散射技术(EBSD)对镁合金在100℃下的压缩变形过程中的晶粒取向变化进行了原位跟踪,对变形过程的滑移系和孪晶开动进行了定量分析。基于对不同滑移系的施密特因子(SF)在拉伸孪晶启动前后变化的计算,分析了拉伸孪晶启动对后续变形过程中滑移系开动的影响。结果表明,在拉伸孪晶启动前后,具有基面织构取向晶粒的基面滑移系施密特因子无明显变化,而柱面滑移系的施密特因子在孪晶后则大幅度降低,在随后的变形中不易启动,同时,锥面滑移系的施密特因子在孪晶后大幅增加,因此在随后的变形中相对容易启动。     

不同伸长率多晶Be室温拉伸断口分析

通过扫描电镜系统分析了伸长率5%和零伸长率多晶Be室温拉伸断口形貌。发现多晶Be无论伸长率高低,拉伸断口均平整、无颈缩;断口宏观形貌分纤维区和放射区,微观形貌既有裂纹沿一定结晶学表面扩展形成的解理断裂特征,又有一定塑性变形产生的撕裂棱,属准解理断口。但是,伸长率5%的多晶Be断口纤维区和放射区界限不清晰,放射花样细小且走向多变,断口没有明显的主裂纹源,断裂是由多个裂纹源汇合所致。而零伸长率多晶Be断口纤维区和放射区界限清晰,放射花样粗大且走向单一,并且纤维区占整个断口比例极小,放射花样则几乎遍布断口通区,断口上可见明显的主裂纹源,主裂纹源中心往往存在某种组织缺陷,断裂主要是单一裂纹扩展所致。这表明多晶Be的伸长率主要来自于裂纹形核阶段,微观组织缺陷造成裂纹过早地达到临界裂纹扩展尺寸,是导致多晶Be材室温伸长率降低的主要原因。     

轧制纯Mg板材压缩变形机制的统计研究（英文）

基于EBSD和滑移迹线分析，在晶粒尺度上对轧制纯镁板材室温压缩过程中的滑移/孪生激活规律以及他们之间的交互作用进行统计研究(～400个晶粒)。10%变形后的结果表明，基面滑移(89%)是主要的滑移模式，所有鉴别出来的363个孪晶为拉伸孪晶。上凹形的应力-应变曲线表明变形由孪生主导，高的孪生面积分数(41%)进一步验证上述结论。大多数孪晶变体(79%)遵循施密特定律，孪晶转移与Luster-Morris参数(m’)并没有很好的相关性，然而大多数孪晶转移(82%)表现出较大的归一化施密特因子(m)和m’值。在孪晶内观察到滑移系的激活且符合施密特定律。此外，还观察到滑移迹线穿过孪晶界的现象。对m统计分析表明，孪生激活与柱面滑移密切相关。     

原位拉伸法研究GH3625合金退火孪晶界稳定性及断裂行为

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点。固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织。本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织演变及断裂行为。结果表明,GH3625合金在原位拉伸变形过程中,孪晶组织内部主要以单滑移为主;在拉伸直至断裂的过程中,随变形量的增加,孪晶界逐渐发生弯曲,但孪晶界始终存在于合金组织中,起阻碍位错的作用,具有良好的室温机械稳定性。GH3625合金断裂时既有韧性断裂又有脆性断裂,碳化物偏析是造成晶界裂纹以及晶内孔洞形成的主要原因。     

TWIP钢的低周疲劳断裂机制

通过采用扫描电镜及透射电镜等手段,观察并研究了TWIP钢在低周单轴循环对称拉压载荷下的疲劳断裂后的显微组织。结果表明:TWIP钢矩形试样的疲劳裂纹一般萌生于角部,从表面萌生时可能表现为多个疲劳源。在低周疲劳变形过程中,TWIP钢不但产生了形变孪晶,还产生了大量的微条带,其实质为细微孪晶片层和驻留滑移带。疲劳裂纹主要萌生于微条带对晶界和孪晶界的撞击引发的孔洞。孔洞串连接起来成为裂纹,夹杂物促进了裂纹扩展。随着裂纹的扩展,试样的承载面积不断减小,最终发生快速的韧性断裂。     

AZ31镁合金压缩过程中织构对微观变形机制的影响

以AZ31镁合金热轧板材为研究对象,利用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了与板材法向(ND)分别成0o,30°,60°和90°的试样在室温压缩过程中织构对滑移和孪晶启动的影响。结果表明,0°试样有很高的屈服强度但无明显的屈服平台。拉伸孪晶的临界剪切应力(CRSS)比基面滑移的大。随着角度的增加,试样产生的{10 ■2}拉伸孪晶越来越多。0°试样由于很难发生拉伸孪晶,变形主要由滑移来完成,小角度晶界增加明显。柱面滑移的作用使得60°试样的小角度晶界明显高于30°试样的小角度晶界。     

TiB+La_2O_3/Ti基复合材料拉伸断裂的原位表征及其机理研究

以不同体积分数的Ti B+La_2O_3原位增强钛基复合材料为研究对象,在室温下对该材料进行SEM原位拉伸实验,通过对裂纹尖端的组织变化以及裂纹扩展路径的原位观察,分别研究了增强体对材料拉伸强度和拉伸断裂行为的影响。结果表明:增加增强体的体积分数可以提高增强体的承载作用并细化基体晶粒,从而提高颗粒增强Ti基复合材料的强度。材料的断裂行为表现为增强体断裂后微裂纹的萌生、扩展及其和滑移带的汇合。高含量的增强体可增加微裂纹的数量,使得其在萌生、扩展后更易与邻近微裂纹或滑移带相贯通,加快宏观裂纹的形成,从而导致了材料塑性的下降。     

挤压态ZK60镁合金室温拉-压不对称性研究

基于室温轴向拉伸和压缩实验研究了挤压态ZK60镁合金的拉-压不对称性.通过修正黏塑性自洽模型,建立了耦合滑移和孪生的晶体塑性力学模型,模拟了挤压态ZK60镁合金轴向拉、压力学行为,分析了基面、柱面、锥面滑移及{1012}1011拉伸孪生和{1011}1012压缩孪生在塑性变形过程中的激活及演变情况.结合实验与模拟,从微观塑性变形机制角度分析了具有初始挤压态丝织构的镁合金产生拉-压不对称性的机理.结果表明:轴向拉伸过程中拉伸孪生和压缩孪生都较难激活,变形初期以基面滑移为主,由于基面滑移取向因子较低,导致屈服应力较高;随着晶粒转动,基面滑移分切应力降低,应力逐步升高,变形机制转为以柱面滑移为主,辅以锥面c+a滑移,应变硬化率较低,应力-应变曲线较平稳.轴向压缩前期,临界剪切应力较低的拉伸孪生大量激活,导致屈服应力较低;应变达到6.0%后拉伸孪生逐渐饱和,相对活动量快速降低,硬化率迅速提高,由于大量孪晶界对位错滑移形成阻碍,滑移机制未出现大量激活;轴向压缩后期,随着应力的持续升高,压缩孪生启动,相对活动量迅速上升,塑性变形积累的应力得以释放,硬化率降低.因此,挤压丝织构状态决定了镁合金在室温轴向拉、压变形过程中的变形机制存在明显区别,从而导致挤压镁合金产生显著的轴向拉-压不对称性.     

Al67Mn8Ti25合金的解理裂纹

利用Ｓｔｒｏｈ 位错塞积模型解释了Ｌ１２ 结构Ａｌ６７ Ｍｎ８Ｔｉ２５ 合金室温解理裂纹的萌生。计算表明,位错塞积优先在与滑移面成３５ ．３°方向诱发微裂纹, 导致解理断裂。经室温弯曲断口解理面取向的电子背散射衍射（ＥＢＳＤ） 测试结果验证表明,Ｌ１２ 结构Ａｌ６７ Ｍｎ８Ｔｉ２５ 合金室温解理断裂裂纹优先在｛１１０｝ 晶面萌生     

等通道挤压变形奥氏体不锈钢中孪晶细化机理

采用SEM和TEM分析了等通道挤压奥氏体不锈钢中孪晶的细化过程.结果表明,一道次变形后,原退火孪晶受剪切断裂,并在一些区域形成小的形变孪晶;随着挤压道次增加,孪晶通过孪生和滑移的方式进一步变形,滑移由晶界开始并向晶粒内部扩展,最后将大的孪晶破碎,在孪晶层状结构内部通过孪生方式形成二次孪晶,在随后的变形过程中,逐渐形成微米级孪晶组织.八道次挤压后形成纳米级的晶粒和细小的微孪晶组织.     

纳米晶Ni晶间断裂的数值模拟

提出了一种针对超细晶和纳米晶金属(主要是fcc金属)晶间断裂的微结构计算模型,即采用基于机制的应变梯度塑性(CMSG)理论描述晶粒内部材料塑性变形过程中的变形、强化和尺度效应;采用黏聚力界面模型来模拟晶界的滑移和分离现象,以及晶间裂纹的萌生和演化,直至晶间断裂导致的材料失效.利用该计算模型模拟了纳米晶Ni的拉伸实验过程,对纳米晶Ni宏观力学行为和晶间微裂纹萌生与扩展之间的关系进行了研究,验证了针对超细晶和纳米晶力学性能的计算模型的有效性;同时,模拟结果表明,非均匀塑性变形导致高应变梯度效应,晶粒塑性变形强化显著,使晶界主导的变形机制对纳米晶金属的整体力学性能产生重要影响.     

钛单晶纳米柱拉压不对称性的分子动力学模拟

本文基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明沿[0001]晶向拉伸条件下主要塑性变形机制为伴生的{101 ?2}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错作为优先形核的缺陷参与到塑性变形过程,随后锥面位错出现并协调了轴向和横向变形,压缩条件下无孪晶产生。拉伸模拟过程中观察到一种有别于传统孪生的晶体再取向现象,其孪晶与基体间呈现基面/柱面对应关系。     

粉末热等静压和铸造Be-Al合金的室温拉伸断裂机理

研究了粉末热等静压和精密铸造成型的Be-Al合金室温拉伸断裂模式.结果表明:粉末热等静压Be-Al合金的断口上有一个主裂纹源和多个次裂纹源,裂纹起源于Be/Al相界面和Al相的细薄组织,裂纹扩展与汇合同样沿此途径进行,断裂是各个裂纹源不断汇合韧脆反复的过程,属于相间断裂,说明热等静压Be-Al合金的界面结合强度小于Be相强度;铸态Be-Al合金的断口由Be相解理和Al相延性断裂组成,断裂机理是Be相先解理断裂后,再发生Al相急剧塑性变形,最后Al相断裂,裂纹成形于Be相内部终止于Al相,属脆性准解理断裂,说明铸态Be-Al合金界面结合强度大于Be相强度.     

EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用

用EBSD技术研究了在恒定应力和长期氢扩散作用下马氏体不锈钢的氢脆断裂机制。结果表明,氢脆在初期阶段萌生沿晶裂纹,晶界开裂有选择性和倾向性,高能量的大角晶界易发生开裂,低能量的CSL晶界抑制氢脆裂纹。沿晶裂纹两侧的塑性应变宽度仅为微米或亚微米量级,宏观下表现出典型的脆性开裂特征。扩展阶段氢脆裂纹沿特定的滑移系和解理面穿晶扩展,穿越不同晶粒时,裂纹随解理或滑移晶面的取向变化而发生弯折。氢脆断裂机制符合结合力降低和氢促进局部塑性变形模型。