Al-0.5%Cu合金中表现反常振幅效应的低频位错内耗

用低频扭摆的方法,系统地研究了能够较有把握地观测到在Al-0.5％Cu合金中所出现的反常位错内耗的实验程序。结果指出,把试样在拉力试验机上预先拉伸到某一适当的形变量后,立即测量它在某一适当温度下时效的过程中的内耗,可以在内耗-时效时间曲线上观察到一个表现反常振幅效应(即内耗-振幅曲线上出现一个峯值)的时效内耗峯。用经过充分时效而内耗已经达到稳定值的试样,逐渐增加振幅,测量内耗,也可以观察到一个应变振幅内耗峯(当内耗表示为应变振幅的函数时)。此外,用一定的应变振幅在较高温度下,测量经过充分时效的试样的内耗时,也可以观察到一个表现反常振幅效应的温度内耗峯(当内耗表示为温度的函数时)。这些实验结果肯定地指出,在一定测量温度下的振幅内耗峯和表现反常振幅效应的温度内耗峯是存在的。为了找出以前在Al-0.5％Cu中所观察到的反常内耗现象重复性不好的原因,系统地研究了测量内耗所用的应变振幅对于出现振幅内耗峯的影响以及预形变量对于出现时效内耗峯和温度内耗峯的影响。对于出现反常内耗现象的实验条件进行了分析。所观察到的关于反常内耗现象的实验结果,都可用位错拖着溶质原子气团运动的模型来作定性的解释。具体的模型和理论分析将另行报导。     

铝-0.1%镁合金中表现反常振幅效应的低频位错内耗峰

用低频扭摆测量了经过轻度冷加工的Al-0.l％Mg合金在室温时效过程中的内耗变化,观察到表现反常振幅效应的时效内耗峯。用经过充分时效而内耗已达到稳定值的试样进行升温和降温内耗测量,也在30—55℃的温度范围内观察到表现反常振幅效应的温度内耗峯。这些现象在高纯铝试样和经过完全退火的Al-0.l％Mg合金试样中都不出现。在Al-0.l％Mg合金中也能观察到以前在Al-0.5％Cu合金中所观察到的反常内耗现象,这就排斥了任何用在点阵中所发生的一般脱溶沉淀过程来解释这种反常内耗现象的可能性,困为在含0.1％Mg的铝合金中,在实验测量所涉及的温度范围内,是不能够在点阵中发生一般的脱溶沉淀过程的。为了解释铝镁合金中所呈现的反常内耗现象的特点,可以假设在铝镁合金中能够形成两种位错气团:一种是“镁原子-空位”对与位错所组成的气团,这种气团能够在应变时效过程中形成;另一种气团是镁原子与位错所组成的气团,当经过范性形变的试样的温度升高到100℃左右时,镁原子与空位脱离,在退火过程中就单独与位错形成气团。前一种气团对于位错的钉札较第二种为强,因而它的振幅内耗峯出现在较高的振幅值。     

铝-0.5wt%铜合金在低内耗时的反常振幅效应

用计算机控制的自动倒扭摆测量了轻度冷加工的铝-0.5wt%铜合金试样在室温(20℃)时效24小时后的自由衰减曲线。此时的内耗值虽然很低,但在逐次增加激发振幅进行内耗测量时也观察到一系列的振幅内耗峰。 关键词：     

单晶和多晶纯铝蠕变过程中的内耗

研究了单晶和多晶纯铝蠕变过程中的低频内耗。在单晶纯铝中观察到:内耗在蠕变初期单调下降,在蠕变第一阶段后期出现了一个显著的时间内耗峰,在蠕变第二阶段内耗趋于稳定值。多晶纯铝在类似实验条件下则不出现时间内耗峰。文中分析了出现时间内耗峰的条件和原因,认为它是由于蠕变第一阶段中运动位错的阻尼系数逐渐增大所引起的。文中还从蠕变过程中位错运动的微观机制出发,推导出了蠕变过程中内耗的表达式,满意地解释了实验结果。 关键词：     

单晶和多晶纯铝蠕变过程中的内耗

研究了单晶和多晶纯铝蠕变过程中的低频内耗. 在单晶纯铝中观察到: 内耗在蠕变初期单调下降, 在蠕变第一阶段后期出现了一个显著的时间内耗峰, 在蠕变第二阶段内耗趋于稳定值. 多晶纯铝在类似实验条件下则不出现时间内耗峰. 文中分析了出现时间内耗峰的条件和原因, 认为它是由于蠕变第一阶段中运动位错的阻尼系数逐渐增大所引起的. 文中还从蠕变过程中位错运动的微观机制出发, 推导出了蠕变过程中内耗的表达式, 满意地解释了实验结果. 关键词：     

铝一镁合金中的反常位错内耗峰

Al-0.03at％ Mg合金在倒扭摆上-65℃在原位进行拉伸,形变量为0.5％,然后在升温过程中测量内耗,于-30℃及60℃附近观测到内耗峰,随后从80℃的降温过程中仍在相同温度观测到内耗峰。研究了不同温度下的内耗-振幅曲线,在降温过程中出现内耗峰的温度范围内观测到了振幅内耗峰,并由此计算得到等效激活能分别为0.32及0.22eV。初步认为,当低温冷加产生的位错弯结在外力作用下作沿边往复运动时,“镁原子-空位”对和镁原子被拖曳运动是分别引起-30℃峰和60℃峰的可能的原因。 关键词：     

镍碳固溶体在范性形变过程中的位错内耗

在小型拉力试验机上测量了含有不同碳量的镍在范性形变过程中的低频内耗,观察到当含碳量在某一适当范围以内时,内耗-应变曲线上出现了一系列的峯值。研究了不同热处理条件、预先冷加工以及测量温度对于这种内耗现象的影响。初步认为这一系列峯值是由于位错气团在形变过程中的更迭形成和解脱所引起的。     

铝-0.5%铜合金中反常振幅效应内耗峰的进一步实验和位错弯结气团模型

用低频扭摆进一步研究了在Al-0.5％Cu合金中观察到反常位错内耗峯的条件。结果指出,对于完全退火的试样来说,需要有适当的冷加工量,但是对于高温淬火试样则不需要冷加工。用位错气团模型定性地解释了过去所观测到的表现反常振幅效应的时效内耗峯和温度内耗峯;同时指出,简单的气团模型在作定量的解释时,遇到了下述的困难:(i)在测量内耗所用的交变应力的作用下,位错线所能够拖着气团移动的距离太短。(ii)为了气团能够被位错拖着移动,组成气团的溶质原子必须具有比通常大很多个数量级的扩散系数。(iii)根据气团模型,从理论上计算出来的使位错拖着气团以临界速度而移动时,所需的临界应力比观测值大几百倍。提出了溶质原子沿着位错弯结而扩散的气团模型,这个改进模型能够初步解决上述困难,并能定性地解释所观测的结果。这个模型所依据的基本假设是,要观测到反常内耗现象,位错线上必须具有一定数目的弯结。要得到这种弯结,可以对于退火试样进行适量的冷加工,或者把试样从高温淬火。带着弯结的位错线能够通过弯结的沿边运动而实现垂直于位错线方向的移动。可以假定,气团只在弯结两端的直位错段处形成,在弯结本身上并不形成气团。在弯结的沿边振动的过程中,聚集在弯结两端的溶质原子可以沿着位错管道进行来回的短程扩散。已知沿着位错管道的扩散具有比在正常晶体点阵中扩散时大得多的扩散系数。     

位错芯区扩散引起的非线性滞弹性内耗峰

若干年来,我们对于出现在Al-Cu和Al-Mg系中的表现正常和反常振幅效应的坐落在室温附近的内耗峰进行了系统研究,测得的激活能接近于溶质原子在位错管道中扩散的激活能，从而认为内耗峰的基本过程是溶质原子在隹错芯内的扩散，并且提出了根据位错弯结模型的物理图像。在70年代，Windler-Gniewek等根据弦模型对于位错芯内的扩散进行了理论计算，推导出描述内耗行为的数学表达式与我们的实验结果有许多相似之处。本文对于弦模型和弯结模型进行了对比，分析了位错芯内的纵向扩散和横向扩散所引起的内耗的非线性表现以及内耗峰温和峰高随着应变振幅和测量温度而变化的情况，进一步了我们发现的室温非线性内耗峰（非线性滞弹性内耗）是由于溶质原子在位错芯内扩散所引起的。 关键词：     

铝铜合金在范性形变过程中的低频内耗

在小型拉力试验机上测量了几种铝铜和铝镁合金试样在拉伸形变过程中的低频内耗,观测到在内耗-应变曲线上出现一系列的跳跃现象。研究了测量温度和一些冶金因素对于这种跳跃现象的影响。实验结果指出,出现这种现象的温度范围与铝铜合金中出现台阶状或锯齿状应力-应变曲线的温度范围相对应。这表明,这种现象与在范性形变过程中所进行的应变时效过程有关,是由于位错气团在形变过程中的更迭形成和解脱所引起。 关键词：     

Internal friction in magnesium reinforced by short Al2O3 fibres after thermal cycling

This paper describes the influence of thermal cycling on the damping behaviour of composites with Mg matrix and two contents (26.0 and 34.1 vol.%) of Saffil short fibres. The composites were prepared by squeeze casting. The logarithmic decrement, as a characteristic of the process responsible for the damping behaviour, was measured after ten thermal cycles between room temperature and an upper temperature. The upper temperature was varied within the range from 100 to 450°C.The strain dependence of the logarithmic decrement can be divided into two regions. A region of strain amplitude independent damping at low strains is followed by a region with amplitude dependent damping at higher strains. The damping level in the strain amplitude independent region depends weakly on the upper temperature of the cycle whereas the values of the logarithmic decrement in the strain amplitude dependent region depend very sensitively on the upper temperature of cycles. The observed experimental data can be explained considering creation of new dislocations during thermal cycling following recovery processes at higher upper temperatures of the cycle.     

Effect of solid solution strengthening by iridium on the nucleation of dislocations in a molybdenum single crystal during nanoindentation

The nucleation of dislocations in single crystals of molybdenum and a Mo-1.5 at % Ir solid solution has been investigated by nanoindentation. In the curve of indentation of a Berkovich indenter into the single crystals, an abrupt transition from elastic to plastic deformation has been observed at a depth of 20–40 nm due to the nucleation of dislocations in the initially dislocation-free region under the contact. Alloying of molybdenum by iridium results in a twofold increase in shear stresses under which dislocations nucleated in the contact. Therefore, the solid solution impurity of iridium in molybdenum leads to an increase not only in the plastic strain resistance (to an increase in the hardness) but also in the elastic shear stresses under which dislocations are generated (homogeneously or heterogeneously) in the contact. The latter effect cannot be explained only by an increase in the elastic moduli because of its smallness; however, it is determined to a large extent by a higher degree of perfection of the solid solution crystal as compared to unalloyed molybdenum.     

Stress assisted diffusion to dislocations: The first decay constant in an eigenfunction expansion description

Stress assisted diffusion to dislocations is considered in terms of an expansion in decaying exponentials. The dependence of the first decay constant in dislocation density, Cottrell attraction parameter, and temperature is determined by a numerical treatment of the boundary value problem. The results are discussed as they apply to strain aging in iron and to annealing of interstitial and vacancy defects to dislocations in cold worked and/or irradiated solids.     

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.     

单轴应力场下钨中氦扩散行为的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法研究了沿<100>及<111>晶向的单轴应变对钨中单个氦原子扩散的影响。结果表明,应变会使得金属钨材料发生相变,且引起相变的临界应变随温度升高而减小。相变起始的应变在达到抗拉强度的应变附近。计算结果表明,拉应变使得单个氦原子在钨中的扩散系数发生骤降,在不同应变下扩散系数变化平缓。沿<100>晶向氦扩散系数随应变的增大而线性减小,而<111>晶向则出现了震荡变化趋势。研究结果表明,沿<100>晶向应变达到+0.15%时阿纽列斯方程不再适用,而沿<111>晶向应变大+5%阿纽列斯方程仍然适用;沿<111>晶向随应变增加氦扩散激活能减小,说明应变使得单个氦原子在钨中迁移性增强。     

Al-4.5wt%Cu合金中溶质原子及析出相对锯齿形屈服时空特性的影响

借助不同温度下的固溶处理，得到一系列具有不同溶质原子浓度及析出相含量的Al-4.5wt%Cu合金材料试件.比较这些试件在拉伸实验中的锯齿形屈服现象的时空特性，分析溶质原子与析出相对位错运动的影响，从而探究动态应变时效产生的微观机理.实验结果显示，当固溶处理温度由500℃逐步降低，应力-时间曲线上的应力锯齿跌落幅值逐渐减小，并在300℃时达到最小.继续降低固溶处理温度至100℃，应力锯齿跌落幅值又逐渐增大.同时，热处理方式的改变对剪切带的传播特性也有显著影响.实验发现，固溶处理温度高于300℃时，溶质原子对DSA的影响强于析出相；反之，固溶处理温度低于300℃时，析出相对DSA的影响强于溶质原子；室温下析出相是影响Al-4.5wt%Cu合金DSA机理的主要因素. 关键词： 铝铜合金 锯齿形屈服 动态应变时效 固溶处理     

Acoustic study of martensitic-phase aging in copper-based shape memory alloys

An acoustic technique was applied to study aging of the β ₁ ^′ martensitic phase in a number of copper-based shape memory alloys (Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni, Cu-Al-Be) characterized by various degrees of martensitic-phase stabilization. The nonlinear anelasticity of the martensitic phase was studied in wide ranges of temperature (7–300 K) and vibrational strain amplitude (2 × 10^?7 ?2 × 10^?4) at vibrational-loading frequencies of ～100 kHz. It was shown that aging effects of the martensitic phase can have homogeneous and heterogeneous components. The homogeneous component is associated with a change in the degree of atomic order in the crystal volume. The basic heterogeneous mechanisms of martensitic-phase aging are associated with the formation of atmospheres of point defects and local changes (which are greater than those in the crystal volume) in the degree of atomic order in the vicinity of partial dislocations and the boundaries between martensite variants. It is concluded that various stabilization properties of the alloys at hand result not only from the different diffusion properties of quenching point defects but also from the different influence of these defects on the degree of atomic order and the different features of their interaction with partial dislocations and intervariant boundaries.     

Influence of temperature and strain on the amplitude-dependent internal friction of high-purity aluminum

The dislocation amplitude-dependent friction (ADIF) of high-purity (99.999%) polycrystalline aluminum is investigated in the temperature range 7–300K at vibrational strain amplitudes of 10⁻⁷–10⁻⁴ for samples in the annealed and deformed (by quasistatic, shock, and ultrasonic loading) states. The ADIF is a multistage effect in the indicated temperature and vibration amplitude ranges. Analysis of the amplitude-temperature spectra of the ADIF permits separation of components attributable to: interaction between dislocations, the interaction of dislocations with pinning points, and pure dislocation relaxation (the interaction of dislocations with the Peierls relief). ADIF is observed to depend nonmonotonically on the initial quasistatic strain determined by strain hardening and recovery processes. Fiz. Tverd. Tela (St. Petersburg) 40, 1839–1844 (October 1998)     

不同加载条件下位错和溶质原子交互作用的数值模拟

动态应变时效,即位错和溶质原子的动态交互作用,对合金材料的力学性质产生重要影响. 本文基于蒙特卡罗方法,建立了“多位错-溶质原子” 二维动力学模型,分别模拟了单位错-恒定应力率、多位错-无应力、多位错-恒定应力和多位错-恒定应力率四种条件下位错和溶质原子的演化过程. 单位错-恒定应力率情况下,低应力率时位错被溶质原子钉扎而无法脱钉,高应力率时位错未被钉扎而一直运动,只有在适当应力率范围内,位错才呈现出反复的钉扎和脱钉;多位错-无应力时,溶质原子向正/负位错的下/上方偏聚;多位错-恒定应力时,位错运动受溶质原子钉扎的影响随应力增大而减小;多位错-恒定应力率时,集群化的钉扎和脱钉过程导致了位错总位移呈现阶梯状的演化. 模拟结果表明：“位错-溶质原子”尺度上呈现了动态应变时效微观过程,与其理论描述相一致. 关键词： 动态应变时效 动力学模型 位错运动     

生长温度对ZnO薄膜晶体质量和发光特性的影响

采用激光脉冲沉积法在Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,衬底温度分别为室温,200℃,300℃,400℃和500℃.用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜对薄膜的微结构进行了测量,并测量了室温下薄膜的光致发光特性.结果表明,300℃时.ZnO具有最佳择优取向,随着衬底温度升高.衍射峰半峰全宽减小,薄膜晶粒尺寸增大,400℃时,薄膜具有各向等大的品粒尺寸.同时拉曼谱结果显示,薄膜内部的缺陷随衬底温度变化无明显差别,应力表现为张应力,400℃时应力最小,紫外发光峰在衬底温度为400℃时最强,而黄绿光带最弱.在减少薄膜缺陷,提高择优长向和晶粒尺寸的同时.使晶粒横向尺寸和纵向尺寸尽可能相同,可极大提高薄膜的发光特性.