塑性本构关系和塑性体积变形

在塑性本构关系的研究中,人们一直延用着单一曲线假设和维象理论的屈服条件.因此,不但使得塑性变形过程中的理论问题得不到解决,而且由此得到的本构关系只能近似地用于少数塑性性能很好的材料.本文在作者于1984年导出的σ_m,τ_p,S₂空间内对塑性变形进行分析,根据相似曲线假设和在σ_m,τ_p,S₂空间建立的更加理性化的屈服条件建立的全量本构关系,较好地描述了各种工程材料在各种应力状态作用下的塑性变形规律及塑性变形时的体积变化规律.根据σ_m,τ_p,S₂以及它们各自引起的变形的相互独立性,还较好地解决了偏离简单加载的问题,并从理论上提出了材料在拉伸时失稳的原因.使塑性力学中的几个疑难问题得到了解决.为建立一个与材料变形行为一致的更加理性化的新塑性理论体系奠定了基础.     

Y-TZP陶瓷中ZrO2颗粒大小对相变增韧的影响

, 本文研究了Y-TZP陶瓷中ZrO₂晶粒大小对ZrO₂相组成和应力诱导下可相变的四方相含量以及材料力学性能的影响。发现在样品中四方ZrO₂的含量并非随晶粒尺寸减小而单调地增加。实验结果是当ZrO₂晶粒大小在一最佳晶粒尺寸范围内时,样品中四方ZrO₂的含量和在应力诱导下可相交的四方相含量都最高,同时材料的强度与断裂韧性也最佳。对于相同组分的Y-TZP样品来说,断裂韧性与应力诱导下可相变的四方相含量之间有线性关系。本文研究了ZrO₂相变的热力学关系和四方ZrO₂相变对断裂韧性所起作用的关系式,并以此对上述实验结果作了合理的讨论。本文的实验结果与理论分析可很好地相互映证。     

高温超导体YBa2Cu3O7-δ中的元素替代效应

本文综合约20个 YBa₂Cu₃O_7-4的元素替代体系的实验结果,发现:正交晶体结构、氧含量、铜的氧化价态,以及金属-半导体(绝缘体)相变都只是决定Tc的表观因素;存在着CuO₂平面外和CuO₂平面内两类元素替代效应.提出:高温超导体的迁移载流子浓度和CuO₂平面内铜原子之间的动态、短程反铁磁关联程度是决定Tc的两个内禀因素.基于Bi系超导体中有关元素替代效应的实验事实,进一步提出上述结论对各种类型的高温氧化物超导体具有普遍性.     

离子注入对YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

本文报道了Ar和F离子注入对YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜电学性能及结构的影响,通过X射线衍射和电阻温度关系的测量研究了离子注入后YBa₂Cu₃O_7-x薄膜T_c,J_c和结构的变化。实验中发现,在低剂量注入情况下,T_c和J_c随着注入剂量的增加而下降。但是,上临界温度和X射线衍射谱却几乎保持不变。当Ar离子的注入剂量达到1.2×10¹³Ar/cm²时,样品发生金属一半导体相交。当注入剂量大于1.2×10¹³Ar/cm²时,样品的体超导性能基本上完全消失了,X射线衍射峰的强度也有所减弱,最终发生了晶态-非晶态相变,室温电阻率增加了好几个数量级。讨论了超导性能变化及金属一半导体相变的物理起因。     

空间的几种超投影性质及其局部化

讨论Banach空间几种超投影性质(及其相应的局部化性质)之间的关系,证明了在Banach空间X自反的条件下,X是l_p-次投影空间的充要条件是X^*是l_p-超投影空间,X是局部l_p-次投影空间的充要条件是X^*是局部l_p-超投影空间,以及X是局部次投影空间的充要条件是X^*是局部超投影的。其中1/p+1/q=1(p>1,q>1)。     

四方到正交YBa2Cu3O7-δ过渡体系的超导电性

在不同的退火温度下,由空气淬火方法制备出理想正交相和典型四方相的YBa₂Cu₃O_7-δ。单相样品,以及结构介于两者之间的过渡相样品。从X光衍射、电阻温度关系、交流磁化率温度关系等实验结果我们得到了如下结论:(1)样品的结构随着淬火温度的逐渐降低而产生由四方相向正交相的过渡;(2)YBa₂Cu₃O_7-δ四方相直至2.4K都是不超导的;(3)过渡体系样品中超导临界温度的高低依赖于样品结构的正交畸变程度;(4)本文中首次发现了不超导的四方相在100K附近结构相变可能存在的证据;(5)淬火温度较高的样品在高温区(>100K)的电导特性可以用样品中氧缺位的影响加以解释。     

非超导的Bi2Sr2CuOy单晶的磁阻研究

铜氧化合物高温超导体正常态的电子输运一直是人们关注的焦点问题之一,根据最近研究的Bi₂Sr₂CuO_y单晶a-b平面内电阻率随温度的变化关系,发现许多直接生长的晶体在高温呈金属性而低温下出现电子局域化现象,对低温呈强局域化行为的样品进行了磁阻测量,发现在较低温区的低场,样品具有正磁阻效应,而高场下,样品具有负磁阻效应,最大正磁阻对应的磁场则随着温度的升高向低场漂移,在高温区,无论是低场和高场,样品不再具有正磁阻效应而只存在负磁阻效应,同时还发现样品的磁阻效应随着温度的增加而变得不明显,通过对横向磁阻与纵向磁阻的比较,发现这种磁阻主要是轨道效应的贡献。把实验结果与强局域化区域轨道磁阻的理论工作进行了比较,对正、负磁阻的起源进行了讨论。     

氢致表观屈服应力下降的原因——氢促进塑性变形机理

本文利用Bockris所做的氢渗透实验数据,根据Boltzmann分布,计算了氢在α-Fe中的应变场。结果表明:氢在α-Fe中的应变场具有强烈的非球对称性。计算了氢和螺位错的弹性交互作用能,大约为28kJ/mol。在外应力作用下螺位错周围的氢原子气团成不对称分布,从而有一个附加力作用在螺位错上,它协助外应力使位错开动。因此,产生宏观塑性变形所需的外应力,即表观屈服应力τ_c,就会明显下降。即在较低的外应力(或者较低的应力场强度因子)下就能引起氢致塑性变形。     

LiBO2玻璃晶化与相变的研究

本文用X射线多晶衍射分析、热学分析和红外吸收光谱分析等方法,对LiBO₂玻璃晶化机制和固态相变进行了研究。LiBO₂玻璃在晶化过程中首先析出一亚稳相-δ-LiBO₂,δ-相的硼氧基团结构与玻璃态相近。继续升温δ-相转变为常压下难以制备的γ-相,而后γ-相再转变成α-相。玻璃晶化过程的比热研究表明,玻璃晶化之前先经过结构弛豫。对于同一种升温速率,颗粒度愈大,晶化温度愈高。     

C60单晶在274K附近的取向相变

测量了C₆₀单晶在274K附近的电导率和在150—340K范围内的差分比热,有关在251K附近与sc-fcc一级相交联系的比热曲线中的δ峰已有报道,在274K附近激活能的变化及比热曲线中270—310K的似λ峰表明在251K以上的fcc结构有C₆₀分子的取向相变,考虑到对称性,结合比热峰的似λ性及激活能的进一步分析,我们得出这一新的相变是从存在有C₆₀分子取向有序畴的fcc到C₆₀分子取向无序的fcc的结构转变,C₆₀分子的自由转变温度约为281K。     

金刚石在C60薄膜表面的成核研究

用扫描电子显微术(SEM)研究了微波等离子体CVD生长金刚石系统,金刚石在以C₆₀蒸发膜为抛光Si衬底中间层上的成核行为,实验证实金刚石成核于C₆₀蒸发膜表面,同时观察到成核分布的不均匀性即成核聚集现象,并对此进行了初步分析。金刚石在C₆₀薄膜表面的成核表现出取向生长的特征。     

局部R0-代数

文提出了局部R₀-代数的概念,并给出了相应的等价条件,即(i)R₀-代数L是局部的,(ii) ?x∈L,ord(x)<∞或ord(-x)<∞,(iii)每一个真滤子是primary.另外,我们又证明了任一R₀-代数是局部R₀-代数的子直积.     

BaTiO3 /SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延 ,在SrTiO₃ ( 1 0 0 )单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的 ,具有原子量级控制精度的BaTiO₃/SrTiO₃超晶格 .利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化 ,讨论了反射式高能电子衍射 (RHEED)强度在BaTiO₃ 层和SrTiO₃ 层中的周期性调制 .系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系 .实验测量和理论拟合结果表明 ,BaTiO₃ /SrTiO₃ 超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强 ,其最大值比BaTi₃体单晶提高一个数量级以上 .从应力导致的晶格畸变和极化增强出发 ,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制     

纳米晶钛酸铅镧体系的软模及铁电相变研究

采用Raman散射方法系统研究了Pb_1-xLa_xTiO₃(PLT)的软模行为和铁电相变.结果表明,随着晶粒尺寸的减小,Pb_0.86La_0.14TiO₃(PLT14)能从常温常压下的四方铁电相转化为立方顺电相;在高温常压及常温高压下纳米晶PLT14的相变温度和压力均比体材料情况下低;对于不同晶粒尺寸的PLT体系,系统从四方相转化为立方相的相边界随晶粒尺寸的减小移向更低的La离子浓度,还论述了软模随晶粒尺寸、温度、压力和La离子浓度的变化行为以及系统发生相变的机制.     

函数模拟法求解锥形模超塑挤压的力学场——超塑挤压解析理论之一

本文首次用模拟位移函数的方法,给出锥形模超塑挤压力学场的解析式以及应变、应变速率和应力的约束方程。由于实验选用的是典型超塑性合金ZnAl₅,所以结果有相当的包络性。即使对于非典型超塑性材料,这种方法亦有普遍意义。     

带有P0函数的非线性互补问题的一个新的非内点连续算法

研究带有P₀函数的非线性互补问题. 基于一个新的光滑函数, 把问题近似成参数化的光滑方程组, 并且给出一个新的非内点连续算法. 所给算法在每步迭代只需要求解一个线性方程组和执行一次Armijo类型的线搜索. 在不需要严格互补条件的情况下, 证明了算法是全局收敛和超线性收敛的. 并且, 在一个较弱的条件下该算法具有局部二阶收敛性. 数值实验证实了算法的可行性和有效性.     

纳米ZrO2固体低温内耗谱的研究

本文系统研究了不同颗粒度的纳米ZrO₂块状固体从室温至-200℃的内耗和模量.发现三个内耗峰(P₁,P₂和P₃——对应升温测量或P''₁,P''₂和P''₃——对应降温测量),通过这些内耗峰行为的研究,可以看出,P₃或P''₃峰可以归因于晶界的弛豫,即它是由于纳米ZrO₂固体中晶界的滑动产生的.P₂(或P''₂)与纳米ZrO₂在低温下的相变有关.随着退火温度的升高,能量耗散迅速减小,模量明显增大.     

BaB2O4-Na2B2O4-K2B2O4三元系的研究

本文用实验测定和理论计算相结合的方法,研究了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元系.在对该三元系3个侧边二元系相图热力学分析的基础上,用非对称的Toop模型将二元系热力学数据延拓到三元系,计算了BaB₂O₄-Na₂B₂O₄-K₂B₂O₄三元相图,计算结果与该三元系的一个典型垂直截面的测定结果吻合很好.     

外延生长YBa2Cu3O7-x超导薄膜的TEM和SEM研究

本文利用高分辨率透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对高J_c外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜的微观结构进行了观察分析.研究发现,薄膜外延程度的好坏与生长工艺和衬底表面的完整性有直接的关系.实验结果表明(100)SrTiO₃单晶衬底上外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜中影响临界电流密度J_c的因素主要有界面过渡区、缺陷和不同的外延取代等.     

C60和C70薄膜光吸收谱研究 *

用透射光谱法和光热偏转谱法测得了C₆₀和C₇₀薄膜在宽能量范围(0.6到6.5 eV)的光谱,并计算了吸收系数.根据分子轨道模型分析了C₆₀和C₇₀薄膜的光跃迁行为.Fuller烯薄膜的弱吸收光谱与非晶硅的类似.用Tauc公式确定了C₆₀和C₇₀薄膜的光学带隙分别为1.75和1.65eV.Urbach吸收边和亚隙吸收表明Fuller烯薄膜中存在无序状态,导致带尾态和缺陷态,这虽非C₆₀或C₇₀薄膜所固有,但无序的存在给准确测定Fuller烯薄膜的禁带宽度带来障碍.讨论了偏转介质与衬底对Fuller烯薄膜的弱吸收光谱的影响.