NiTi形状记忆合金形变机制的应变率相关性研究

利用高速拉伸实验机在宽的应变率范围内(0.001–1200 s^-1), 研究了NiTi形状记忆合金的宏观力学性能随应变率的变化规律, 并借助透射电子显微镜深入研究了微观结构在不同应变率下的演变机制. 研究发现: NiTi合金马氏体(B19’相)孪晶的解孪晶应力随应变率的升高而近乎线性增大, 表明NiTi 合金解孪晶应力具有正向应变率相关性. 在拉伸应变率为10 s^-1的样品微观结构中发现了大量的解孪晶区域, 而当应变率进一步增大到100 s^-1和 1200 s^-1时, 在样品中没有发现解孪晶区域的存在, 样品微观组织以孪晶形式存在. 该结果表明, NiTi合金的马氏体解孪晶速率应在 10–100 s^-1范围内. 在高应变率下(≥qslant10 s^-1)均发现了热引发奥氏体相(B2)的存在, 表明随应变率的增加, 拉伸过程由等温过程逐渐变为绝热过程. 此外, 在1200 s^-1 的样品差示扫描热量曲线中还发现了一个小肩峰, 表明相变过程由一步相变变为两步相变. 关键词： NiTi形状记忆合金 高速拉伸 应变率相关性 透射电子显微镜     

冲击诱发NiTi形状记忆合金相变行为研究

NiTi形状记忆合金的高应变动态响应特性在军事、航空等领域具有重要应用.为研究NiTi合金在动态力学诱导下的相变行为,在不同温区不同冲击速率下,通过轻气炮装置对NiTi合金进行了动态加载实验.利用差示扫描量热仪(DSC),综合物性测量系统分析了冲击波残余效应对NiTi合金相变行为的影响.研究发现:受冲击的样品在第一次DSC热循环中观察到了三个马氏体吸热峰,表现为三步逆马氏体相变,而在第二次热循环中其中两个应力诱发马氏体吸热峰因变形恢复消失.形成两个应力诱发马氏体吸热峰的原因可能是晶粒内部与晶界处的相变过程不同步.受冲击后样品DSC放热峰上出现了一小肩峰,表明可能因中间相(R相)的出现而发生了两步相变,结合电阻测量曲线进一步确认R相的存在,且发现奥氏体相向R相转变以及R相向马氏体相转变这两种相变过程在某一温度范围内可同时进行.同时,文中也具体讨论了不同的冲击加载条件对相变过程的影响.     

应力诱发NiAl单晶马氏体相变的分子动力学模拟

利用嵌入原子势（EAM）,对NiAl单晶在外应力作用下的动态拉伸过程进行了分子动力学模拟.应力-应变曲线分析以及原子构型分析表明外应力诱发NiAl合金发生了马氏体相变,原子结构由B2相转变为L1₀相.通过研究原子构型的演化过程,发现马氏体相变是通过多个{110}孪晶面的扩展和湮灭作用来完成的.同时探讨了马氏体相变的微观机理. 关键词： 马氏体相变 NiAl 分子动力学模拟     

深冷温区应变强化S30408奥氏体不锈钢马氏体相变研究北大核心

对S30408奥氏体不锈钢进行室温应变强化,在深冷温区(77K^4.2K)进一步时效处理,利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了应变诱发和热诱发马氏体相变的微观特征,探讨了马氏体相变的微观机理。结果表明:马氏体相变的含量、微观形貌、形核特征和位错组态随着预应变量的增加和温度的降低而改变,且应变强化比温度对相变的影响要大。诱发马氏体与母相奥氏体的位相关系符合K-S关系,其相变的微观机理为γ(fcc)→ε(hcp)、γ(fcc)→α'(bcc)、γ(fcc)→ε(hcp)→α'(bcc)、γ(fcc)→形变孪晶→α'(bcc)。     

深冷温区应变强化S30408奥氏体不锈钢马氏体相变研究

对S30408奥氏体不锈钢进行室温应变强化,在深冷温区(77K~4.2K)进一步时效处理,利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了应变诱发和热诱发马氏体相变的微观特征,探讨了马氏体相变的微观机理。结果表明:马氏体相变的含量、微观形貌、形核特征和位错组态随着预应变量的增加和温度的降低而改变,且应变强化比温度对相变的影响要大。诱发马氏体与母相奥氏体的位相关系符合K-S关系,其相变的微观机理为γ(fcc)→ε(hcp)、γ(fcc)→α'(bcc)、γ(fcc)→ε(hcp)→α'(bcc)、γ(fcc)→形变孪晶→α'(bcc)。     

锰基合金的反铁磁转变与fct马氏体相变内耗

孪晶型阻尼材料已被实际应用,(011)孪晶通过fcc-fct马氏体相变形成,而γMn基合金中,马氏体相变又与合金的反铁磁转变密切相关.因此研究γMn基孪晶型阻尼材料,无疑必须探讨反铁磁转变与一级马氏体相变的之间关系,反铁磁转变和马氏体转变对孪晶形成的作用.本文通对富锰的γMn基合金(Mn-Cu,Mn-Fe,Mn-Ni)的内耗和模量的测量,研究这二类相变在不同材料,不同成分合金中的耦合的机制,以及反铁磁转变和马氏体相变对孪晶形成的作用.结果显示,马氏体相变和反铁磁转变耦合或马氏体相变与孪晶阻尼峰耦合都可以获得材料的高阻尼性能.当锰含量较高时,反铁磁转变和马氏体相变发生耦合,或马氏体相变内耗与孪晶内耗叠加,在室温附近形成高内耗阻尼;当锰含量较低时,马氏体相变温度降到室温以下,反铁磁转变形成的微孪晶亦能产生内耗阻尼峰.     

强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态

利用强流脉冲电子束 (HCPEB) 技术对金属纯锆进行表面处理, 采用X射线衍射, 扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的表层微观结构和缺陷. X射线分析结果表明, HCPEB辐照后在材料表层诱发幅值为GPa量级的压应力, 并形成{0002}, {1012}, {1120}及{1013}织构. 表层微观结构观察表明, 与其他金属材料不同, HCPEB辐照在材料表层诱发的熔坑数量极少, 多次轰击甚至几乎没有表面熔坑的形成. 此外, 在快速的加热和冷却状态下, 在表面熔化层形成大量的超细晶粒结构, 同时诱发马氏体相变和强烈的塑性变形. 1次HCPEB辐照后表层内形成的变形微结构以位错为主, 孪晶数量较少; 5 次辐照样品的位错密度迅速增高, 孪晶数量也显著增加; 10次辐照后样品中的变形微结构以变形孪晶为主, 且出现二次孪晶现象. 表层晶粒内部变形的晶体学特征不仅决定了表层的织构演化行为, 而且还起到细化晶粒的作用, 为纯锆及锆合金表面强化提供了一条有效的途径. 关键词： 强流脉冲电子束 纯锆 微观结构 应力状态     

锰基高温反铁磁形状记忆合金中马氏体逆相变的表面浮突研究

本文利用原子力显微镜原位研究Mn_79.5Fe_15.6Cu_4.9反铁磁高温形状记忆合金在升降温过程中与马氏体相变相关的表面起伏特征, 同时采用X射线衍射、动态热机械分析等实验检测手段辅助分析其微观组织结构演化, 从纳米尺度分析面心立方–面心四方结构相变及表面浮突产生的物理机理. 实验结果表明: 在升降温过程中观察到帐篷型表面浮突, 由面心立方–面心四方马氏体逆相变产生的, 即母相浮突, 这与通常观测到的马氏体浮突不同; 实验证实面心立方–面心四方马氏体逆相变具有切变特征, 马氏体孪晶的逆向切变是产生帐篷型表面浮突的主要机理; 测得逆孪晶切变的浮突角小于1°, 远小于传统形状记忆合金的表面浮突角值, 这是由于面心立方母相与面心四方马氏体相结构差异较小造成的; 表面浮突随温度变化具有极好的可逆性, 这是马氏体相变晶体学可逆性决定的, 表明该合金具有优良的表面形貌记忆效应.     

中子衍射分析时效处理对镍基单晶高温合金相结构的影响

采用φ振荡和φ固定两种数据采集模式的中子衍射实验结果表明较高的时效温度对消除枝晶最有效,微应变(晶粒区域间的变形不协调性)主要存在于γ'相.利用中子衍射结合扫描电子显微镜对合金的微观组织形貌进行了细致观察,给出了时效温度和时间对γ'相的影响状况,超晶格测量发现了γ'相晶粒之间出现的独特取向差.由不同晶面的中子衍射结果判断时效后合金出现了轻微的四方对称性(a < c)畸变,对这种畸变起主要作用的是基体相.实验结果同时证实了不同方向的应变差异,因而为筏化驱动模型的定量 关键词： 单晶高温合金 中子衍射 超晶格 时效处理     

用于中子衍射的原位应力加载装置

一种小型化的应力加载系统,配合中子衍射应力谱仪可实现对多晶材料的原位测量,为进一步获得材料内部相、织构与应力演化的原位中子衍射实验结果,建立基于微观机制的材料宏观本构模型提供可能。该系统利用伺服电机提供动力,机架使用7050铝合金材料制造,系统的拉伸强度可达10 kN,运动速度可调（1 m/s~1 mm/s）。试样拉伸（压缩）时,S型传感器内部应变片变形产生电压信号,再经PLC处理后得到试样应力与应变之间关系。通过与英斯特朗5967实验拉伸机针对同一钢质试样进行对比实验发现,应力-应变曲线一致性良好。     

The nonmodular topological phase and phase singularities

Generalizing an earlier definition of the noncyclic geometric phase [R. Bhandari, Phys. Lett. A 157 (1991) 221], a nonmodular topological phase is defined with reference to a generic time-dependent two-slit interference experiment involving particles with N internal states in which the internal state of both the beams undergoes unitary evolution. A simple proof of the shorter geodesic rule for closure of the open path is presented and several useful new insights into the behavior of the dynamical and geometrical components of the phase shift presented. An effective Hamiltonian interpretation of the observable phase shifts is also presented.     

Coexistence of CDW phase and SDW phase

The coexistence of charge density wave (CDW) and spin density wave (SDW) phases is studied by introducing a singlet coupling in the Rice model as well as the Shibatani-Motizuki-Nagamiya (SMN) model. The conditions of the coexistence, and the other parameters are derived for T = 0 K. It is found that the coexistent phase is unrealizable in pure chromium.     

Optimal phase steps of multi-level spiral phase plates

We analyze vortex properties of the optical beams generated by a multi-level spiral phase plate (MLSPP) and find that this kind of beams consists of vortex components with topological charges of L − kM, where k is zero or any integer, M is the level number and L is the intrinsic topological charge of the MLSPP. We proved that the orbital angular momentum of the beams generated by a MLSPP reaches its maximum only if the phase steps (or the ratio of M to L) satisfies some special conditions.     

Diamagnetic phase transition and phase diagrams in beryllium

The model of diamagnetic phase transition in beryllium which takes into account the quasi 2-dimensional shape of the Fermi surface of beryllium is proposed. It explains correctly the recent experimental data on observation of non-homogeneous phase in beryllium at the conditions of strong dHvA effect when the strong correlation of electron gas results in instability of homogeneous phase and formation of Condon domain structure.     

调相光栅的正交相干相位检测

本文提出了一种解调调相光栅相位的新方法.将一幅相位调制光栅图输入计算机,通过正交相干相位解调算法处理,能够高精度、快速地获得光栅的相位分布.本文详细论述了正交相干相位解调原理,并给出实验系统和处理结果,最后与其他类似的相位解调方法进行了比较.     

On structural phase transitions from a hypothetical phase

Examples known so far of structural phase transitions which can be treated as an instability of a hypothetical parent phase are enumerated. Physical requirements for being reasonable to consider such hypothetical phase are pointed out. The possibility of using this concept for explanation of successive structural phase transitions in Rochelle salt and langbeinites is discussed.The author thanks Dr. V.Janovec for many valuable remarks to this paper.     

Reference phase shift determination in phase shifting interferometry

The phase shifting technique has recently seen application to many types of interferometers, including holographic, speckle and moiré systems for strain analysis. In these applications, close control of the phase shifts may be impossible due to the effect of mechanical vibrations, and this presents difficulties when extracting the phase information, since the reference phase shifts are generally assumed to be known. In this work, several approaches to the problem of determining the reference phase shifts in a perturbing environment are critically evaluated using computer simulations. The analyses provide a general relationship between precision and reference phase shift errors and demonstrate the performance of each method as certain idealised fringe pattern error parameters are varied. A practical example confirms the predictions of the numerical simulations and demonstrates the feasibility of using reference phase shift estimates to improve data reduction procedures.     

On-line phase measuring profilometry based on phase matching

On-line phase measuring profilometry based on phase matching is proposed. While just one fixed sinusoidal fringe is projected on a measured object moving with the pipeline, deformed patterns modulated by the object moving at the same distance moment are captured synchronously by the CCD camera. The phase information of the object in those captured deformed patterns can be predicted using FTP method to assist the pixel matching so as to realize the point-to-point correspondence of the object in the captured deformed patterns. Meanwhile, the equivalent phase-shifting deformed patterns can be extracted. So the three dimensional shape of the object can be reconstructed successfully with an equal phase-shifting algorithm. Numerical simulation and experiments show feasibility and validity of the proposed method.