钼单晶体中亚晶界位错结构的研究

本文应用蚀象法对电子束浮区区熔法制得的原生态钼单晶体中的亚晶界位错结构进行了直接观测。对于实验结果进行了细致的分析,并与亚晶界的Frank公式的一些预期结果比较,全面地证实了理论预测。对(111)面上平行蚀线方向的测量表明,它们大体沿着1/2〈111〉刃型位错的滑移面及攀移面的交线,从而证实了它们是这种位错所组成的一组位错倾侧型晶界。通过对蚀斑三叉亚晶界的分析,检验了推广后的Read-Shockley公式,同时表明存在着两组位错的倾侧晶界。对于(111)面上观察到的15组蚀线网络进行了分析,结果表明其中5组是1/2〈111〉/〈100〉网络,9组是〈100〉/〈110〉网络。分析中,除去应用Carrington等所发展的极图分析法以外,我们还根据Frank公式所规定的网线间距的关系式,提出了进一步定量检验的分析方法。实践证明,当极图分析不能获得唯一的结果时,这种定量检验法可以有效地确定位错网络的Burgers矢量。此外,我们还观察到奇位错和亚晶界交互作用的事例,特别是奇位错在亚晶界上引起“台阶”以及夹杂物和亚晶界交互作用的迹象。不同类型的亚晶界交接以及非平衡态的亚晶界也是经常可以观察到的。以上结果表明,蚀象法对于定量地研究原生态晶体中的亚晶界位错结构是极其有效的,其能力并不亚于电子显微镜薄膜透射法。     

剪切作用下Cu(100)扭转晶界塑性行为研究

本文采用分子动力学方法研究了在剪切载荷作用下,Cu(100)扭转晶界对Cu柱屈服强度的影响.模拟结果发现,在加载过程中,低角度扭转晶界形成的位错网发生位错形核与扩展,位错之间的塞积作用提高了Cu柱的屈服强度;对于高角度扭转晶界,晶界发生滑动降低了Cu柱的屈服强度.同时发现,随着扭转角度的增加,Cu柱的屈服强度先增大,当扭转角度大于临界角度时,Cu柱的屈服应力逐渐减小.这表明剪切载荷作用下,两种不同的机理主导Cu柱的屈服,对于小于临界角度的扭转晶界,Cu柱的屈服由晶界位错形核和扩展机理主导,对于大于临界角度 关键词： 扭转晶界 分子动力学 位错形核 晶界滑移     

LiNbO3晶体中包裹物和位错的X射线形貌研究

用X射线透射扫描形貌方法研究了LiNb0₃晶体中的包裹物和位错。在实验中发现了包裹物的相应于不同衍射矢量的X射线形貌与基于各向同性理论预言的形貌之间存在分歧,这被解释为弹性各向异性效应。同时还观察到Burgers矢量为最短点阵平移矢量1/3的纯刃型位错和次短点阵平移矢量1/3<0111>的纯螺型位错,以及由该螺型位错组成的纯扭转晶界。 关键词：     

位错和层错对氮化镓热导率影响的分子动力学模拟

本文利用非平衡分子动力学方法研究了位错和堆垛层错对氮化镓晶体热导率的影响。研究结果表明氮化镓中刃型位错的存在不仅对垂直位错线方向的热量传输有影响,也对平行于位错线方向有较大影响。本文利用非平衡分子动力学方法对氮化镓晶体中小角度晶界、晶界c面(0001)堆垛层错以及a面(1210)面堆垛层错结构的界面热阻进行了计算,并且研究了氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻的变化规律。研究结果表明氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻随着层错厚度的增加而增大,随着体系长度的增大而减小。     

LiNbO_3晶体中包裹物和位错的X射线形貌研究

用X射线透射扫描形貌方法研究了LiNb0_3晶体中的包裹物和位错。在实验中发现了包裹物的相应于不同衍射矢量的X射线形貌与基于各向同性理论预言的形貌之间存在分歧,这被解释为弹性各向异性效应。同时还观察到Burgers矢量为最短点阵平移矢量1/3的纯刃型位错和次短点阵平移矢量1/3<0111>的纯螺型位错,以及由该螺型位错组成的纯扭转晶界。     

铝镁合金中位错网络与位错子反应的电显微镜透射观察

电子显微镜薄膜技术是研究晶体中位错分布与交互作用的最直观工具。自从1956年以来,这种技术越来越受到广泛的重视,并已取得显著的进展,详见最近的文献总结。 我们在Al-Mg合金薄膜中经常观察到位错网络,其中大多数是不规则的,但有时也观察到平行排列的直线群或四方网络,与小角度晶界的倾斜或扭转晶界模型相符。此外,还观察到一些典型的位错反应,与Whelan在不锈钢和Amelinckx用缀蚀法在NaCl和KCl中的观察结果相似,现将这些初步观察结果简单报导如下。     

硅蹼中位错和层错的X射线貌相研究

利用X射线投影貌相术观察和分析了硅蹼中的位错和层错。在生长态硅蹼中,除观察到柏氏矢量为1/2<110>的刃型、螺型与60°全位错以及柏氏矢量为1/6<112>的Shockley刃型半位错外,还观察到平行于硅蹼表面的大面积层错和蹼中的60°,30°Shockley半位错。位错在热处理过程中运动并发生位错反应形成近六角形的位错网络。热处理改变生长态硅蹼中层错的组态和衬度,并由于杂质聚集破坏了Shockley半位错的消象法则。还观察到层错象中的位错。对所观察的结果都分别作了分析和简要的讨论。 关键词：     

取向角对小角度非对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟

采用晶体相场法模拟纳米尺度下小角度非对称倾斜晶界结构和位错运动,从外应力作用下晶界位错运动位置变化和晶体体系自由能变化角度,分析取向角对小角度非对称倾斜晶界结构和晶界位错运动的影响规律.研究表明,不同取向角下组成小角度非对称倾斜晶界的位错对类型相同.随取向角增大晶界位错对增加,且晶界更易形成n1n2型和n4n5型位错对.外应力作用下,不同取向角晶界位错对初始运动状态均沿晶界进行攀移运动,随体系能量积累,取向角越大出现晶界位错对分解的个数越多,且均为n1n2型和n4n5型位错对发生分解反应.不同取向角下小角度非对称倾斜晶界体系自由能曲线都存在四个阶段,分别对应位错对攀移、位错对滑移及分解、位错对反应抵消形成单晶和体系吸收能量自由能上升过程.进一步对比发现随取向角增大,晶界湮没形成的单晶体系所需时间增加.     

不同对称性下晶界结构演化及微观机理的晶体相场法研究

采用晶体相场法研究了单轴拉伸下三角相双晶变形过程及机理, 并重点分析了小角对称与非对称晶界和大角对称与非对称晶界在变形过程中的演化及微观机理, 变形过程中应力方向与初始晶界方向平行. 结果表明, 小角对称晶界由柏氏矢量夹角呈60°的两种刃型位错组成, 变形过程中不同类型的位错运动方向相反, 并各自与另一晶界上同一类型位错相互吸引以致部分位错发生湮没; 小角非对称晶界上的位错类型单一, 在应力作用下先沿水平方向攀移, 后各自分解成柏氏矢量约呈120°的两位错, 并通过位错运动和湮没最终形成理想单晶; 大角晶界在应力的作用下先保持水平状态而后锯齿化并发射位错, 伴随着位错运动和湮没, 最终大角非对称晶界发生分解, 而大角对称晶界则重新平直化, 表明大角对称晶界比大角非对称晶界更稳定, 这与实验和分子动力学模拟结果一致. 关键词： 晶体相场 双晶 晶界 对称性     

晶体相场方法模拟纳米晶生长过程

双模的PFC模型能够很好地模拟纳米晶的晶粒长大,可以在二维平面显示出不同晶面类型的晶粒长大过程、不同错配度和晶粒取向的晶界结构,还可以模拟出准共格晶界,观察到晶界处由于错配度不同引起的位错结构。这些模拟得到的结果,对实现人工控制纳米晶晶界结构,指导实验设计具有新型纳米晶界的结构材料具有重要意义。     

单向拉伸作用下Cu(100)扭转晶界塑性行为研究

应用分子动力学方法研究了在不同扭转角度下的Cu（100）失配晶界位错结构,以及不同位错结构对晶界强度的影响.模拟结果表明：小角度扭转晶界上将形成失配位错网,失配位错密度随着晶粒之间的失配扭转角度的增加而增加.变形过程中,位错网每个单元中均产生位错形核扩展.位错之间的塞积作用影响晶界的屈服强度：随着位错网格密度的增加,位错之间的塞积作用增强,界面的屈服强度得到提高.大角度扭转晶界将形成面缺陷,在变形中位错由晶界角点处形核扩展,此时由于面缺陷位错开动应力趋于一致,因此晶界的临界屈服强度趋于定值. 关键词： 扭转晶界 失配位错网 强化机理 分子动力学     

冲击波在纳米金属铜中传播的分子动力学模拟

使用分子动力学方法模拟了冲击波在纳米金属铜中的传播,模拟样品由Voronoi方法得到.结果显示纳米金属铜在冲击加载下呈现多次屈服的现象,并发现冲击波具有多波结构.由于设计样品时选择了晶粒取向,晶界滑移和位错在冲击波波形上被区分开.冲击波波阵面由弹性变形区、晶界滑移主导的塑性变形区和位错主导的塑性变形区组成.样品中弹性波前沿扰动较小,而位错主导的塑性波前沿扰动较大,造成后者的主要原因是波阵面上沿冲击方向不同取向晶粒的不同屈服行为.     

温度对小角度对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟

采用晶体相场法模拟了纳米尺度下小角度对称倾斜晶界的结构和位错运动,针对弛豫过程和附加外应力过程,观察了晶界上位错运动的位置变化和体系自由能变化,分析了温度对小角度对称倾斜晶界的结构和晶界上位错运动的影响规律.研究表明,弛豫过程中体系温度越低,体系自由能下降速率越大,原子规则排列速率增加,体系自由能达到稳定状态所需的时间越短,晶界达到稳定状态时位错对排列愈发整齐,呈现直线规则排列.外应力作用下,温度越低,晶体位错对首次相遇时间越长,晶体形成单个晶粒时间越长,位错对首次相遇到晶体内位错对完全消失过程时间越长;随着温度的降低,体系自由能出现多段上升下降,位错对反应也愈加复杂,趋向于逐对抵消.     

用电子显微镜透射方法研究一种镍基合金高温蠕变过程的位错结构

用电子显微镜透射方法研究了一种镍基合金(Ni 80 Cr 20 Ti)在不同蠕变量以后的位错结构。蠕变温度800℃,应力5.5公斤/毫米²。在蠕变第一阶段内,主要观察到均匀分布着的零散位错。它们一般不处在滑移面上。在蠕变第二阶段内,这些位错发生聚集,并且逐渐发展成亚结构边界。所观察到的亚晶粒尺寸在2—5微米之间,由菊池线测出的取向差在20′左右。亚结构边界一般不处在滑移面上。观察结果说明,在高温蠕变的第一和第二阶段,都有位错攀移的作用。     

纳米晶体材料中小角度晶界湮没过程研究

本文针对纳米晶材料演化过程中的小角度晶界湮没,建立位错运动方程,计算模拟小角度晶界的晶格位错在外应力的作用下发生的运动,结果表明导致小角度晶界湮没的重要原因是切应力作用,破坏了晶界位错的受力平衡。这种湮没过程导致了高浓度的可整体移动的晶格位错形成。在纳米晶体材料中,这种被施加应力诱发的位错集体迁移,具有可塑的局部流动特性。     

3C-SiC薄膜小角晶界附近位错核心的原子组态研究

用LaB₆灯丝200 kV高分辨透射电镜拍摄了有小角晶界的3C-SiC/(001)Si 薄膜的[110]高分辨电子显微像. 用像解卷技术把本不直接反映晶体结构的实验像转化为结构像. 首先, 从完整区的结构像中分辨开间距仅为0.109 nm的Si和C原子柱; 随后按赝弱相位物体近似像衬理论, 分析像衬随晶体厚度的变化规律, 辨认出Si和C原子; 进而在原子水平上得出小角晶界附近两个复合位错的核心结构, 构建了结构模型并计算了模拟像. 实验像与模拟像的一致程度验证了结构模型的正确性. 于是, 在已知完整晶体结构的前提下, 仅从一帧实验高分辨像出发, 推演出原子的种类和位错核心的原子组态. 还讨论了3C-SiC 小角晶界的形成与晶界附近出现复合位错的关系.     

一种镍基合金高温蠕变过程的电子显微镜透射观察

本文在文献[1]的基础上,用电子显微镜透射方法研究了一种镍基合金(Ni80Cr20Ti)在高温蠕变第一和第二阶段内的位错结构。对蠕变第一阶段进行了较多的观察和分析。结果表明,在高温蠕变第一阶段内,形成了大量的零散位错,它们一般不处在滑移面上,并且大多是混合型位错,因此,它们是刃型位错攀移和螺型位错交滑移联合作用的结果。 关键词：     

晶界内耗研究的新进展

由不同取向差的纯Al双晶的内耗实验观察到,不同类型晶界的弛豫参量有明显差别.用耦合模型对内耗数据的分析表明,小角度晶界内耗的基本机制是位错攀移,而大角度晶界内耗的基本机制是晶界扩散.在此基础上,对多晶中晶界内耗的一些特征也作了解释.     

晶界内耗研究的新进展

由不同取向差的纯Al双晶的内耗实验观察到，不同类型晶界的弛豫参量有明屁差别。用耦合模型对内耗数据的分析表明，小角度晶界内耗的基本机制是位错攀移，而大角度晶界内耗的基本机制是晶界扩散。在此基础上，对多晶中晶界内耗的一些特征也作了解释。     

硅中位错与蚀斑的对应关系

通过实验肯定了硅单晶的化学侵蚀定向方法,找出抛光液的最佳配比及抛光时间。确定了所选定的位错侵蚀剂的侵蚀规范;此侵蚀剂对晶面无选择性,能显示出刃型和螺型位错,以及“新”、“旧”位错。通过长时间侵蚀、逐层侵蚀、劈裂面蚀斑的对应、小角晶界上蚀斑的观察、形变硅单晶中蚀斑排列以及弯曲形变样品中蚀斑密度与曲率半径间的关系的研究等方法,证明了用此侵蚀剂所得的蚀斑确实与位错一一对应。