铜单晶体冷轧形变微观组织结构

研究金属材料塑性变形的滑移模式及微观组织结构的演变过程。利用电子背散射衍射(EBSD)技术,表征了铜单晶体的形变微观组织结构。在不同的应变量下,铜单晶体的形变微观组织结构存在着明显的差别。低应变量(20%)下,其形变微观组织结构主要是高密度位错墙;应变量增高至50%时,其形变微观组织结构中还出现了微带、位错胞及位错胞块。不同应变量下的微观组织结构的差异,主要由不同的形变阶段,晶体的滑移模式不同造成。     

铜单晶驻留滑移带演化的实验观察与形成机制

在室温下采取恒塑性应变幅控制研究了单滑移取向[123]铜单晶体的循环形变过程.塑性应变幅为1×10-3.通过扫描电子显微镜-电子通道衬度(SEM-ECC)技术对同一试样在不同循环周次进行疲劳过程位错组态演化,以及驻留滑移带(PSB)的形成和它的表面形貌观察.对比了不同周次的位错组态,从而把疲劳过程的早期位错演化分为主滑移平面上的主刃型位错和基体位错墙间的螺型位错段起主要作用的两个阶段.同时也提出了一个关于PSB形成的可能机制:当基体位错墙的间距与墙的宽度都达到一临界值时,由于基体位错墙两边的螺型位错段对基体位错墙施加不平衡的作用力,当此力达到临界值时导致基体位错墙的连锁性破坏,从而形成驻留滑移线(PSL).随着循环周次的增加,与PSL相邻的螺型位错段继续作用而最终导致PSB的形成.     

扫描电镜电子通道衬度技术研究铜双晶体循环饱和位错组态

通过对垂直晶界［５９１３］⊥［５７９］铜双晶体进行循环变形,借助于扫描电镜电子通道衬度技术研究了组元晶体及晶界附近的循环饱和位错组态,结果表明两个组元晶体的表面滑移程度不同,两个组元晶体中的循环饱和位错组态也明显不同,驻留滑移带只能在组元晶体Ｇ１中形成,驻留滑移带能够到达晶界但不能穿过晶界．讨论了组元晶体取向对双晶体的表面滑移形貌及饱和位错组态的影响以及驻留滑移带与晶界的交互作用．     

加载频率对高牌号无取向电工钢疲劳性能的影响

以一种高牌号无取向电工钢30WGP1600为研究对象,通过高周疲劳试验探讨加载频率对电工钢疲劳性能的影响,采用透射电镜观察不同加载频率下疲劳变形后试样的位错结构,进而分析加载频率对电工钢疲劳特性的影响机理。结果表明,30WGP1600电工钢的疲劳性能对加载频率比较敏感,加载频率从10Hz增至50Hz时,其疲劳寿命和疲劳极限得到提高;在10Hz下疲劳变形后,电工钢的位错结构主要是位错缠结和胞状结构,并有窄的驻留滑移带,在50Hz下疲劳变形后,在晶体中可观察到长的螺型位错线和较宽的驻留滑移带,这些位错结构的特殊作用导致了在较高加载频率下电工钢疲劳性能的改善。     

计算机模拟循环形变铜单晶体的自组织位错结构

以随机分布在主滑移面上的3000个平行正负直刃型位错作为初始组态,采用离散位错动力学方法,模拟循环形变铜单晶体的自组织位错结构,得到动态平衡分布的脉络和位错墙结构,发现大偶极子位错结构·模拟结果与实验观察相符     

形变金属Ni位错组态的透射电镜观察

用透射电子显微镜观察了金属Ｎｉ在不同塑性形变下的位错组态。通过透射电镜观察到了位错的胞状结构、滑移带及典型的位错塞积群。结果表明：金属Ｎｉ的塑性变形机制为位错滑移。     

铜双晶体及其组元单晶体循环变形行为的比较：Ⅱ.晶界附近形变？…

在铜双晶体（ＣＢ，ＲＢ）及其组元单晶体（Ｇ１，Ｇ２）循环应力－应变响应比较的基础上，观察了双晶体（ＣＢ，ＲＢ）及其组元单晶体循环变形后表面滑移形貌及疲劳裂纹萌生，结果表明实际双晶体ＲＢ晶界附近组元晶体Ｇ２中出现以次滑移为主的晶界影响区，且晶界区随应变幅增加而变宽。     

循环变形铜双晶体晶界邻域的位错结构特征

用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了循环应变作用下（１３５）同轴非对称铜双晶体中的位错结构。结果表明,双晶晶界领域的位错结构特征不同于远离晶界的区域,一是低应变幅下晶界旁有低密度位错区的形成,二是驻留滑移带结构接近晶界时发生畸变。     

晶体塑性模型在微压缩实验误差分析中的应用

应用基于位错密度的各向异性晶体塑性理论模型,分析了轴向压缩下Ni单晶微圆柱体的力学响应.将其与实验结果对比,验证了该理论模型的合理性.进而,以单滑移[123]取向Ni金属柱体的微压缩实验为研究对象,分析晶体取向、摩擦力、接触失配以及几何锥度等常见实验误差因素对其力学测试结果的影响.研究结果表明:在单滑移取向下,晶体取向偏差(2°)导致微圆柱体整体变形从单滑移向多滑移变形转变;受摩擦力影响的横向约束效应可以显著提高塑性应变硬化程度;接触失配导致弹性模量测试值偏低,同时使得塑性剪切滑移主方向发生显著改变;在有锥度(2°~5°)条件下,屈服应力值较无锥度情况偏低.     

高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长

利用分子动力学方法研究了单晶铜中纳米空洞的成核与早期生长过程.研究结果表明：高应变率拉伸作用下,在缺陷原子或空位密集区首先启动（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211]4个滑移系的位错.空洞在特定滑移系层错交叠,即（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠以及（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠形成的空穴串处成核.这些空穴串分别沿[011]和[011]方向,与加载方向垂直.相对于其他的滑移系交叠,这种滑移系交叠形成的空穴串的截面积最大.此后,空洞通过发射位错长大,形状类似长条形;伴随其他类型位错的生长,空洞逐渐演化为柱形-椭球形-类球形.对于含双空洞的单晶铜体系,受已存空洞周围应力分布的影响,多个滑移体系同时启动,空洞在3个滑移系的层错交汇点的空穴处成核,其形状受交汇处位错线运动方向的影响,类似扁三角形,并在位错的滑移和攀移作用下逐渐演化为类球形.我们根据畸变场计算了3个层错面交叠处的空穴体积,发现108个不同交叠构型中,只有4种构型的交叠引起的空穴体积最大,空洞成核容易,其他情况不能使空洞成核.     

Dendrite morphology and evolution mechanism of nickel-based single crystal superalloys grown along the o0014 and o0114 orientations

Nickel-based single crystal superalloys oriented along the o0014 and o0114 lattice directions were produced by a bottom seeding technique in an attempt to understand the evolution mechanism of the dendrite grown along different orientations in the present study. The changes in primary dendrite arm spacing for single crystal with different orientations are also discussed. It was found that the dendrite morphologies of single crystal superalloy grown along o0114 were different from that of o0014. Firstly, the dendrites showed the irregular cruciforms and array in rows in a transverse section. Secondly, no typical primary dendrites were observed but the dendrite morphologies appeared like the letter ‘‘V’’ or ‘‘W’’ in a longitudinal section. The primary dendrite arms grew along the o0014 orientation from the bottom of the sample in the o0014 orientation. However, in the o0114 orientation, the single crystal developed by continuous side-branching along the [001] and [010] orientations. The primary dendrite arm spacing was as the function of the deviation angle f. It indicates that with the increase in the deviation angle f, the primary dendrite arm spacing first increased, and then decreased.     

Pressure sensitivity of olivine slip systems and seismic anisotropy of Earth's upper mantle

The mineral olivine dominates the composition of the Earth's upper mantle and hence controls its mechanical behaviour and seismic anisotropy. Experiments at high temperature and moderate pressure, and extensive data on naturally deformed mantle rocks, have led to the conclusion that olivine at upper-mantle conditions deforms essentially by dislocation creep with dominant [100] slip. The resulting crystal preferred orientation has been used extensively to explain the strong seismic anisotropy observed down to 250 km depth. The rapid decrease of anisotropy below this depth has been interpreted as marking the transition from dislocation to diffusion creep in the upper mantle. But new high-pressure experiments suggest that dislocation creep also dominates in the lower part of the upper mantle, but with a different slip direction. Here we show that this high-pressure dislocation creep produces crystal preferred orientations resulting in extremely low seismic anisotropy, consistent with seismological observations below 250 km depth. These results raise new questions about the mechanical state of the lower part of the upper mantle and its coupling with layers both above and below.     

铁素体区热轧IF钢冷轧退火时织构的形成与演变

通过金相观察和织构ODF分析,系统地研究了铁素体区热轧IF钢织构的形成机制及其在冷轧和退火过程中织构转变的特点和机理.结果表明:铁素体区热轧IF钢时,在交滑移机制的作用下,主要得到纤维状的形变组织和较强的α丝织构和较弱的γ丝织构,同时有少量的再结晶晶粒存在;冷轧过程中,在位错滑移、晶粒转动以及晶内剪切带的共同作用下,形成典型的纤维状组织,α丝织构和γ丝织构都明显得到加强;退火时,再结晶组织和织构的形成主要受很强的定向形核机制和弱的选择长大机制控制.     

定向凝固Fe—6.5%Si合金室温三点弯曲过程中的滑移

分析了定向凝固Fe-6.5％Si合金室温三点弯曲试样中的滑移带,采用EBSD方法测定了晶界位向差和晶粒取向.结果表明,在横向试样近下表面两个位向差为29.3°的晶粒中,滑移带在{001}面上分别与〈010〉方向成25°和60.7°.经分析,这两组滑移带都不属于{110}〈111〉滑移系,而可能属于{112}〈111〉或{123}〈111〉滑移系.     

分子动力学模拟α-Fe拉伸与疲劳裂纹扩展机理

采用分子动力学模拟方法研究了含(010)[001]和(0-11)[100]型中心裂纹的金属α-Fe分别在拉伸与疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究发现,在拉伸载荷作用下,(010)[001]型裂纹在钝化的基础上沿着{110}滑移面塑性扩展;(0-11)[100]型裂纹尖端位错沿(011)面发射,裂纹沿(110)表面脆性解理扩展.在循环载荷作用下,(010)[001]型裂纹尖端位错沿着{111}110滑移系扩展,裂纹在裂尖应力集中作用下,沿之字形快速扩展;(0-11)[100]型裂纹扩展方式与拉伸失效时基本一致,裂纹在(110)面内发生快速的脆性解理扩展.两种裂纹扩展过程中都有层错和位错的共同作用.研究表明,(110)表面的表面能最低,是α-Fe的最优解理面.     

(001)GaAs和(001)InP晶片[110]及[1(-1)0]取向的简易判别法

Ⅲ-Ⅴ族化合物中的GaAs及InP是目前制造激光二极管的主要材料之一。人们利用GaAs和Inp在腐蚀液中各向异性的特性,蚀刻出各种梯形台面以获得最小条形有源区,然后再进行二次外延,做成掩膜条形激光二极管。然而要蚀刻出不同梯形台面的条形,在光刻前必须判别出(001)GaAs和InP外延片的[110]及[10]晶向。通常判别GaAs及     

Microstructure and phase composition of hypoeutectic Te–Bi alloy as evaporation source for photoelectric cathode

A hypoeutectic 60Te–40Bi alloy in mass percent was designed as a tellurium atom evaporation source instead of pure tellurium for an ultraviolet detection photocathode. The alloy was prepared by slow solidification at about 10-2 K·s-1. The microstructure, crystal structure, chemical composition, and crystallographic orientation of each phase in the as-prepared alloy were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, electron backscatter diffraction, and transmission electron microscopy. The experimental results suggest that the as-prepared 60Te–40Bi alloy consists of primary Bi₂Te₃ and eutectic Bi₂Te₃/Te phases. The primary Bi₂Te₃ phase has the characteristics of faceted growth. The eutectic Bi₂Te₃ phase is encased by the eutectic Te phase in the eutectic structure. The purity of the eutectic Te phase reaches 100wt% owing to the slow solidification. In the eutectic phases, the crystallographic orientation relationship between Bi₂Te₃ and Te is confirmed as [0001]_Bi2Te3//[1213]_Te and the direction of Te phase parallel to [1120]_Bi2Te3 is deviated by 18° from N(2111)_Te.     

二维大取向角对晶界湮没过程的晶体相场模拟

【目的】针对大角正方相晶界的位错结构,揭示在外应变下的位错运动和位错反应的微观机理。【方法】采用双模晶体相场(PFC)模型,模拟大角度取向角位错湮没过程。【结果】晶界上的位错是由4个位错组成1个位错对。晶界湮没有如下主要过程:开始时位错沿晶界攀移,随后晶界发生位错分解并发射,位错运动方式由攀移转为滑移;滑移位错与其他位错在晶内相遇发生湮没,其余晶界位错进行攀移,再次出现晶界位错分解发射位错,位错滑移穿过晶界内部,到达对面晶界处发生湮没。在这个过程中部分位错滑移与其他位错相遇会形成新的位错,同样继续进行攀移、分解、滑移进而湮没的运动。【结论】PFC模型能较好地用于研究大角度正方相的位错在施加应力作用下的运动。