铝镁合金中位错的运动与交滑移

本文研究了在电子显微镜的照明电子束作用下,铝镁合金中位错运动与交互作用的行为。螺型位错往往单个运动,并且很容易改变运动方向,产生多次双交叉滑移。滑移和交滑移首先在与膜面接近45°的{111}面上进行,位错的柏氏矢量为接近膜面的α/2<110>,这是与照明电子束所产生的应力与膜面平行一事相符的。运动着的位错可以通过其应变场激活近邻的位错,使之发生运动;亦可能受到其它位错的排斥作用而受阻或改变运动方向。     

求晶体位错自能的离散弹性方案

考虑到晶体的离散点阵结构,滑移只能在原子之间进行,因此位错中心永远没有原子,位错中心附近分摊到每个原子的离散弹性能量处处有限。在刚性位错假定下,直接应用位错弹性理论解析结果,求出了晶体直奇异位错等效内切半径及其随位错中心位置的周期变化。对于简单四方晶体中奇异螺型位错,一级近似与Peierls模型结果巧合。计算了fcc和bcc两种晶系中各种位错的自能和等效位错内切半径,并初步考虑了各向异性弹性效应。结果表明:位错滑移面不是几何平面,bcc螺型位错滑移面类似于蜂巢结构。指出了用这种离散弹性方法进一步估算各种次级效应的可能。 关键词：     

镍铬合金中的位错运动与位错反应

对镍铬合金中单一滑移面内和两个滑移面间的位错反应,特别是动态下的反应,进行了透射电子显微镜观察,并对其中的一些位错组态进行了衍衬分析。1.六角位错网络主要是单一滑移面内柏氏矢量相差120°的两组位错间反应的结果;2.与螺型位错一样,刃型或混合型位错也能在两个滑移面间交滑移;3.两个滑移面间的位错反应有时在其截线方向生成不滑动的位错(如L.C.位错锁)并不能完全阻挡住这两个滑移面上的位错运动;4.在含铝、钛的镍铬合金中,超点阵位错的反应与不含铝、钛的合金或无序固溶体中的位错反应相似。 关键词：     

有限温度下位错环的脱体现象

在FCC单晶铜中构造了滑移面为（111）,伯格矢量为b=［112］/6的圆形不完全位错环．采用分子动力学方法模拟了该位错环在0—350 K温度区间内的自收缩过程．模拟结果发现：零温度下,位错不能跨越Peierls-Nabarro势垒运动,迁移速度为0;50　K温度下,螺型和刃型位错具有基本相同的迁移速度;随温度增加,刃型位错具有较大迁移速度;温度较高时,位错核宽度进一步增加;小位错环周围的局部应力,引起4个脱体位错环;脱体位错环在原位错的应力作用下逐渐生长,原位错消失后,在自相 关键词： 单晶铜 位错环 分子动力学 位错源     

体心立方Fe中<100>位错环对微裂纹扩展影响的分子动力学研究

在辐照环境下,载能粒子与材料相互作用导致材料中原子移位,造成辐照损伤.其中,由辐照形成的过饱和自间隙原子团簇形成的间隙型位错环,是体心立方Fe为基的材料中常见的辐照缺陷之一,其与材料中其他缺陷之间相互作用,是导致辐照硬化、脆化、肿胀及蠕变等辐照损伤的原因之一.除此相互作用外,在材料表面或内部沿晶界、沉积相、惰性气体形成的气泡所导致的微裂纹,是诱发辐照促进应力腐蚀开裂的重要原因.因此,理解辐照条件下间隙型位错环与微裂纹之间的相互作用,是理解辐照促进应力腐蚀开裂微观机制的重要一步.在本研究中,利用分子动力学方法,模拟了原子尺度微裂纹与间隙型位错环之间的相互作用,研究了位错环与微裂纹之间的距离、相对位置及位错环尺寸对二者相互作用的影响,揭示了位错环对微裂纹是否沿滑移面扩展的影响,发现当二者的相互作用起主导作用时(如在临界水平或垂直距离之内),形成的以100为主或高密度的1/2111位错网络可以抑制微裂纹沿滑移面的扩展.当位错环尺寸发生变化时,只有当位错环位错核与微裂纹尖端相互作用时,才能抑制微裂纹沿滑移面的扩展.这些结果为进一步理解辐照应力开裂提供了新的参考.     

硅中位错增殖的实验观察

用化学侵蚀法研究了在机械应力和热应力作用下硅中位错的增殖和非均匀成核。结果表明,在使位错增殖和成核作用上,热应力同机械应力是等效的。硅中小角晶界中的位错,原生孤立位错都能成为位错源;晶体内部的缺陷及表面蚀斑处的应力集中能够引起位错成核;硅中螺型位错能够通过交叉滑移机制发生增殖。对新生位错环空间分布的研究表明,Frank-Read机制可能是位错增殖的主要形式。位错能否发生增殖,主要决定于位错源所受分切应力的数值、晶体温度、位错本身的结构特点以及钉扎情况等。     

α-Fe中氦泡阻碍位错移动硬化的分子动力学研究

基于周期性位错阵列模型,利用分子动力学方法,研究了α-Fe中1/2a0111{110}刃位错与3nm氦泡的相互作用导致硬化的过程,重点研究了不同温度下(300 K和623 K),氦空位比例对位错与3 nm氦泡作用机制影响的差异性.研究结果表明,当氦空位比例在0～1之间变化时,氦空位比例的变化对临界剪切应力的影响微弱,当氦空位比例在1～1.5之间变化时,氦泡内氦原子的数量的增加,临界剪切应力随之降低.氦空位比例升高至1.75时,高温623 K与室温相比,临界剪切应力反常升高,原因是高温引起的位错与氦泡的排斥机制:氦泡严重超压,与位错接触瞬间,沿位错拉伸侧踢出自间隙原子团簇,被位错吸收后产生割阶;由于位错割阶与超压氦泡同为压应力场,割阶被氦泡强烈排斥反弹.     

单晶硅片中的位错在快速热处理过程中的滑移

研究了单晶硅片中维氏压痕诱生的位错在不同气氛下高温快速热处理中的滑移行为.研究表明: 在快速热处理时, 位错在压痕残余应力的弛豫过程中能发生快速滑移; 当快速热处理温度高于1100℃时, 在氮气氛下处理的硅片比在氩气氛下处理的硅片有更小的位错滑移距离. 我们认为这是由于氮气氛下的高温快速热处理在压痕处注入的氮原子钉扎了位错, 增加了位错的临界滑移应力, 从而在相当程度上抑制了位错的滑移. 可以推断氮气氛下的高温快速热处理注入的氮原子增强了硅片的机械强度. 关键词： 快速热处理 位错滑移 机械性能 单晶硅     

α-Fe中刃型位错与空洞相互作用的分子动力学模拟

本文通过分子动力学方法（MD）,采用嵌入原子势法（EAM）,沿[111]方向插入一层（0-11）半原子面形成位错,然后在模型中插入空洞,模拟了BCC 铁中刃型位错与空洞相互作用,研究了空洞对位错运动的影响机理。模拟结果表明,当温度设定为10K时,位错运动速度快,但空洞直径的大小对位错运动速度的影响不太明显,当高温设定为100K时,由于位错线密度增大并随着空洞直径的增加位错运动速度减小,临界剪切应力也随着减小。最后将模拟计算结果与Osetsky的研究数据及连续体理论模型进行了对比分析。     

α-Fe中刃型位错与空洞相互作用的分子动力学模拟

本文通过分子动力学方法（MD）,采用嵌入原子势法（EAM）,沿[111]方向插入一层（0-11）半原子面形成位错,然后在模型中插入空洞,模拟了BCC 铁中刃型位错与空洞相互作用,研究了空洞对位错运动的影响机理。模拟结果表明,当温度设定为10K时,位错运动速度快,但空洞直径的大小对位错运动速度的影响不太明显,当高温设定为100K时,由于位错线密度增大并随着空洞直径的增加位错运动速度减小,临界剪切应力也随着减小。最后将模拟计算结果与Osetsky的研究数据及连续体理论模型进行了对比分析。     

应力预释放对单晶硅片的压痕位错滑移的影响

单晶硅片的压痕位错在一定温度下的滑移距离反映了硅片的机械强度. 压痕位错的滑移是受压痕的残余应力驱动的, 因此研究残余应力与位错滑移之间的关系具有重要的意义. 本文首先采用共聚焦显微拉曼术研究了单晶硅片压痕的残余应力经过300或500 ℃ 热处理后的预释放, 然后研究了上述应力预释放对压痕位错在后续较高温度(700–900 ℃)热处理过程中滑移的影响. 在未经应力预释放的情况下, 压痕位错在700–900 ℃热处理2 h后即可滑移至最大距离. 当经过上述预应力释放后, 位错在900 ℃热处理2 h后仍能达到上述最大距离, 但位错滑移速度明显降低; 而在700和800 ℃时热处理2 h后的滑移距离变小, 其减小幅度在预热处理温度为500 ℃时更为显著. 然而, 进一步的研究表明: 即使经过预应力释放, 只要足够地延长700和800 ℃ 的热处理时间, 位错滑移的最大距离几乎与未经预应力释放情形时的一样. 根据以上结果, 可以认为在压痕的残余应力大于位错在某一温度滑移所需临界应力的前提下, 压痕位错在某一温度滑移的最大距离与应力大小无关, 不过达到最大距离所需的时间随应力的减小而显著增长.     

高速形变过程中运动螺位错的声子产生与能量局域

 从量子力学观点出发，研究了运动螺位错产生的声子场。结果证明了位错运动产生点阵微扰，使得在滑移面附近产生声子，声子的能量局域在这些平面里，使这些区域的温度升高，而成为热点。最后，考查了声子能谱，发现它是非波尔兹曼分布。     

高应变率压缩下纳米孔洞对金属铝塑性变形的影响研究

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程. 对比单孔洞和完整单晶的模型, 讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律. 研究结果表明, 对于多孔模型的位错积累过程, 位错密度随应变的增加可大致分为两个线性阶段. 由同一个孔洞生成的位错在相互靠近过程中, 其滑移速度越来越小; 随着位错继续滑移, 源自不同孔洞的位错之间开始交叉相互作用导致应变硬化. 达到流变峰应力之后又由于位错密度增殖速率升高发生软化. 当应变增加到11.8%时, 所有孔洞几乎完全坍缩, 并观察到在此过程中有棱位错生成.     

晶体中滑移的位错机构研究

在研究岩盐型晶体的塑性变形中,用偏振光方法观察晶体中在塑性变形时出现的双折射光带,并结合用显微干涉仪对晶体表面的研究,观察到晶体中发生滑移时滑移带两端所发生的滑移距离恆不相等。根据这一结果,用腐蚀方法观察晶体中的位错排列,并和双折射光带及表面干涉图形的研究对比,全面地验证了离子型晶体中滑移过程的位错机构。此外,还证明了腐蚀坑和位错之间的一一对应的关系,并用实验方法证明了晶体滑移面内存在着符号不同的位错。     

硅中位错运动速度

本文用化学侵蚀法显示了硅晶体印压产生的位错。测量了在不同温度、不同切应力下“花结”上刃型(或60°)位错的运动速度。设位错运动是热激活的,激活能为～2.94eV.比较了900℃下刃型(或60°)位错及螺型位错的速度,后者较小。在不同样品上进行速度的测定,说明原生位错对形变位错运动有阻碍作用。观察到原生位错和晶界位错在外加力作用下的增殖,对位错在增殖中的速度进行了测量。讨论了本工作所用的实验方法,并分析了影响速度测量值的某些因素。     

磁电弹性体中螺型位错与唇口裂纹的相互作用

研究磁电弹性体中螺型位错与唇口裂纹的相互作用。结合Muskhelishvili方法和干扰技术, 在假定裂纹面具有不可渗透条件下得到磁电弹性体中由位错和唇口裂纹所诱导的应力场、电场和磁场的解析解。应用广义Peach-Koehler公式,得到作用在位错上的影像力。通过数值算例,得到场强度因子的变化规律及影像力和广义力随位错位置的变化规律。     

磁电弹性体中多条位错与Griffith裂纹

根据本征方程，研究磁电弹性体中若干平行螺型位错与Griffith裂纹的相互作用.结合Muskhelishvili方法和算子理论，得到磁电弹性体中由位错和裂纹所诱导的应力场、电场和磁场的解析解.数值算例表明：在裂纹的端点及位错点上仍然存在应力的奇异性，离位错点越远处广义力越小，结论与已有的结果相符，证明了结论的正确性.当位错点与裂纹端点距离越近时，裂纹与位错间的应力场越小，并逐渐趋近于零.     

石墨颗粒／CuAIMn形状记忆合金复合材料中的位错内耗峰

利用渗流技术制备出了以石墨颗粒为阻尼增强相、以Cu-11．9A1-2．5Mn（wt％）形状记忆合金为基体的复合材料，对该合金的内耗行为进行了研究．在淬火态样品的内耗-温度曲线上观察到两个内耗峰，分别位于240℃和370℃附近．对其中低温峰的变化规律和机理进行了研究．实验发现，低温峰仅在复合材料中出现，峰位与频率无关，峰高随频率升高而上升；随升温速率增加，峰高增加，峰位移向高温；随石墨颗粒体积分数增加，峰高增加；经多次热循环后该内耗峰消失．由以上特征和微观观察，可以证明该峰起因于外加交变应力与位错的相互作用．     

石墨颗粒/CuAlMn形状记忆合金复合材料中的位错内耗峰

利用渗流技术制备出了以石墨颗粒为阻尼增强相、以Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金为基体的复合材料，对该合金的内耗行为进行了研究. 在淬火态样品的内耗-温度曲线上观察到两个内耗峰，分别位于240 ℃和370 ℃附近. 对其中低温峰的变化规律和机理进行了研究. 实验发现，低温峰仅在复合材料中出现，峰位与频率无关，峰高随频率升高而上升；随升温速率增加，峰高增加，峰位移向高温；随石墨颗粒体积分数增加，峰高增加；经多次热循环后该内耗峰消失. 由以上特征和微观观察，可以证明该峰起因于外加交变应力与位错的相互作用.     

磁电弹性体中多条位错与Griffith裂纹（英文）

根据本征方程,研究磁电弹性体中若干平行螺型位错与Griffith裂纹的相互作用.结合Muskhelishvili方法和算子理论,得到磁电弹性体中由位错和裂纹所诱导的应力场、电场和磁场的解析解.数值算例表明:在裂纹的端点及位错点上仍然存在应力的奇异性,离位错点越远处广义力越小,结论与已有的结果相符,证明了结论的正确性.当位错点与裂纹端点距离越近时,裂纹与位错间的应力场越小,并逐渐趋近于零.