面心立方相Ti纳米粒子的形成及相变

关键词：     

铁冲击相变的晶向效应

采用基于火炮加载的三样品精细波剖面对比测量,研究了晶向效应对铁弹-塑性转变及体心立方结构(bcc,α相)至六角密排结构(hcp,ε相)相变特性的影响.观测到单晶铁异常的弹-塑性转变行为,这与基于位错密度描述的黏塑性本构模型计算结果相符,对应的Hugoniot弹性极限δ_(HEL)均大于6 GPa,且具有晶向相关性,即δ(111)/(HEL)δ(110)/(HEL)δ(100)/(HEL);系统获取了相变起始压力P_(PT)晶向相关性的实验数据,[100],[110]和[111]晶向的PPT实测值分别为13.89±0.57 GPa,14.53±0.53 GPa,16.05±0.67 GPa,其变化规律与非平衡分子动力学计算结果相符.上述结果揭示出冲击压缩下单晶铁存在塑性与相变微观机理的强耦合,为完善用于冲击实验描述的相场动力学模型提供了重要的实验支撑.     

面心立方晶体中生成孪晶或六角密堆相的电子衍射分析

用指数变换矩阵将面心立方晶体的晶带轴[uvw]变换成孪晶的[u^tv^tw^t]及六角密堆结构的[u′v′w′],在略去这些指数的公共系数后,如u^(t2)+v^(t2)+w^(t2)>u²+v²+w²或u′,v′≠3n而u′+v′=3n,则孪晶或六角密堆结构与面心立方晶体有完全相重的电子衍射谱。这种标定的不唯一性是广泛存在的。 关键词：     

沿〈111〉晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制

用分子动力学方法计算模拟了单晶铜中纳米孔洞（约φ1．3nm）在〈111〉晶向冲击加载过程中的演化及其周围区域发生塑性变形的过程。模拟结果的原子图像如图1所示，其中活塞速度为500m／s，图中所示为4族连续三层穿过孔洞中心的{111}晶面在4000个时间步时（处于拉伸应力状态）的原子排列图像。从面心立方铜晶体中位错成核及运动特点可知，当位错在{111}面上成核和运动后，将产生层错和部分位错结构，我们正是根据此特点来判断在某{111}晶面上是否有位错的成核和运动。从图1可以看到，沿〈111〉晶向冲击加载后，     

铁硅合金中立方织构的形成

铁硅合金(含硅3.25％)的样品,经过不同的冷轧和中间退火程序,在最后高温退火时,可以通过二次再结晶,或者一次再结晶形成集中的立方织构。通过二次再结晶形成立方织构时,并不包括重新形核的过程。(100)[001]取向的二次再结晶“晶核”,在一次再结晶完成后,就已经存在。通过一次再结晶形成的立方织构,由于样品在冷轧后,得到了较强的加工立方织构,退火时通过同位再结晶,就得到了再结晶立方织构。     

面心立方晶体外延膜沉积生长中失配位错的结构与形成过程

用分子动力学方法对5%负失配条件下面心立方晶体铝薄膜的原子沉积外延生长进行了三维模拟.铝原子间的相互作用采用嵌入原子法(EAM)多体势计算.模拟结果再现了失配位错的形成现象.分析表明，失配位错在形成之初即呈现为Shockley扩展位错，即由两个伯格斯矢量为〈211〉/6的部分位错和其间的堆垛层错组成，两个部分位错的间距、即层错宽度为1.8 nm,与理论计算结果一致；外延晶体薄膜沉积生长中，位错对会发生滑移，但其间距保持稳定.进一步观察发现，该扩展位错产生于一种类似于“局部熔融-重结晶”的表层局部无序紊乱- 关键词： 失配位错 外延生长 薄膜 分子动力学 铝     

冲击相边界传播过程中梯度材料的形成

 采用一种基于简单混合物模型的本构，研究了不可逆相变材料中一维的冲击相边界的传播规律，发现在突加载荷并连续卸载的应力边界条件下，样品内部有梯度材料形成。分析了边界条件对材料梯度变化的影响，并且用基于特征线的数值方法计算了不同的边界条件下材料的梯度分布，从而提出利用冲击相边界的传播制备梯度材料的可能性。最后对这种方法的利弊做了探讨。     

沿〈111〉晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制研究

 用分子动力学方法计算模拟了沿〈111〉晶向冲击加载过程中，单晶铜中纳米孔洞（直径约1.3 nm）的演化及其周围区域发生塑性变形的过程。模拟结果表明，在沿〈111〉晶向冲击加载后，在面心立方（fcc）结构中的4族{111}晶面中有3族发生了滑移。伴随孔洞的增长，在所激活的3族{111}晶面上，观察到位错在孔洞表面附近区域成核，然后向外滑移，其中在剪切应力最大的〈112〉方向上，其位错速度超过横波声速，其它〈112〉方向的位错速度低于横波声速。模拟得到的位错阻尼系数范围与实验值基本符合。由于孔洞周围产生的滑移在空间比较对称，孔洞增长形貌接近球形。在恒定的冲击强度下，孔洞半径增长速率近似保持恒定，其速率随着冲击强度的增加而增大。     

面心立方单晶镍纳米线稳定性及磁性的第一性原理计算

本文采用第一性原理方法,研究了轴向为低指数晶向的面心立方(fcc)单晶镍纳米线的稳定性和磁性.计算表明,[110] 是fcc镍纳米线最容易出现的取向,[111] 取向次之,而 [001] 取向则很难出现,这一结果与实验事实符合.镍纳米线按照原子位置和磁性强弱的不同,可以分成简单的芯-壳结构,在纳米线芯部,原子的磁矩大小与块体基本一致.在纳米线表面,镍原子的磁矩比芯部原子有所增加.表面原子磁矩与轴向的取向相关,[110] 为轴向的纳米线表面原子磁矩最低,而[001] 为轴向的纳米线表面原子磁矩最高. 关键词： 镍 纳米线 第一性原理 原子磁矩     

铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相形成动力学的影响

通过在真空电弧熔炼炉内对合金铸锭进行反复熔炼处理，获得到了凝固组织不同的Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅合金铸锭.在相同的制备条件下，由凝固组织不同的合金铸锭通过吸铸法制备得到了薄片非晶合金.利用差示扫描量热法(DSC)对非晶合金的晶化动力学进行了分析.x射线衍射谱表明，在Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅非晶合金晶化过程中，二十面体准晶相(I相)作为初生相析出.Kissinger分析结果表明，合金铸锭的凝固组织细化，相对应的非晶合金发生晶化时，I相形成与分解的有效激活能都增大，说明非晶合金及析出的I相的热稳定性都提高.从结构的遗传性角度就合金铸锭凝固组织对相应非晶合金晶化过程中二十面体准晶相的形成动力学的影响进行了讨论. 关键词： 二十面体准晶相 晶化动力学 凝固组织     

分子束外延生长[111]晶向CdTe的研究

本文采用分子束外延(MBE)方法在BaF₂衬底上直接外延生长了CdTe(111)薄膜. 反射高能电子衍射(RHEED)实时监控生长表面, 衍射图样揭示了CdTe(111)在BaF₂表面由二维生长向三维生长的变化过程．XRD表征验证了外延生长的CdTe薄膜的单晶性质．由红外透射光谱测量和理论拟合相结合, 得到了CdTe外延薄膜室温带隙宽度E_g=1.511 eV.     

面心立方铁纳米粒子的相变与并合行为的分子动力学研究

本文采用分子动力学模拟结合Finnis-Sinclair多体势研究了面心立方铁纳米粒子在加温过程中的相变与并合行为. 模拟结果表明: 纳米粒子在熔化之前均发生了由面心立方至体心立方的马氏体相变; 大小相等的两纳米粒子在并合之前发生了相对转动; 而大小不等的两纳米粒子在并合过程中并未出现转动, 小纳米粒子倾向于吸附在大纳米粒子上, 并随着温度的升高而熔化, 最终形成更大的纳米粒子. 关键词： 纳米粒子 相变 并合 分子动力学     

〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为

利用分子动力学方法模拟计算了单晶铜中纳米孔洞在沿〈111〉晶向冲击加载下增长的早期过程.测量发现不同加载强度下等效孔洞半径随时间近似成线性变化.观测到单孔洞增长的两种位错生长机理：加载强度较低时，只在沿着冲击加载方向的孔洞顶点附近区域有位错的成核和运动；而随着加载强度超过一定阈值，在沿冲击加载和其垂直方向的孔洞顶点区域都观察到位错的成核和运动.在前一种机理作用下，孔洞只沿加载方向增长；在后一种机理作用下，孔洞同时沿加载和垂直于加载方向增长.分析孔洞表面原子的位移历史，发现沿加载及与其垂直方向的孔洞顶点沿径向的速度基本恒定，由此提出了一个孔洞生长模型，可以解释孔洞增长的线性生长规律. 关键词： 纳米孔洞 分子动力学 冲击加载 位错     

面心立方金属的空穴松弛能和空穴形成能的计算

本文利用纯金属的Morse势计算了五种面心立方金属(Pb,Ag,Ni,Cu,Al)的空穴松弛能和空穴形成能。计算松弛能时,除了考虑原子重新分布外,还特别考虑了电子云重新分布所引起的效应。如此求得的松弛能分别为1.27—1.36,>1.73,1.93—2.29,1.52—1.84,>1.09eV,比没有考虑电子云重新分布求得的松弛能大一个多电子伏。这表明电子云重新分布对松弛能的贡献是很重要的。由于求得了比较合理的松弛能,因而找到了一种模型比较简单,充分考虑到松弛效应的、适合于计算所有立方金属空穴形成能的方法。最后,求得上述金属的空穴形成能分别为0.64—0.74,<1.22,1.78—2.15,1.52—1.85,<1.67eV,比实验值大一些;它给出了上述实际金属的合理的理论上限值。     

面心立方双层铁磁薄膜中界面模的存在条件

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜,重点讨论了界面交换作用与体交换作用的关系对体系二维布里渊区界面模存在的影响.结果表明,当界面交换作用大于体交换作用时,出现光学型界面模;当界面交换作用小于体交换作用时,出现声学型界面模.并且界面交换作用与体交换作用的关系不同时,会影响界面模在二维布里渊区出现的数量.     

面心立方铜晶体中空洞生长与贯通的尺寸效应

利用分子动力学方法模拟沿拉伸方向排布的两个空洞在单轴拉伸作用下的动力学行为.着重研究不同尺寸空洞对其拉伸贯通过程的影响.结果表明,不同尺度的空洞都是通过空洞表面发射位错环长大与贯通的.空洞在弹性阶段沿加载方向缓慢长大,在塑性阶段沿垂直方向生长后形成类八面体形状.随空洞尺寸的减小,临界屈服应力逐渐增大.当半径较大时,位错对称成核、迁移,空洞沿加载方向被拉长,演化过程相似;当半径较小时,位错不对称成核,空洞沿垂直方向被拉长.空洞生长分为弹性变形、独立长大、融合贯通和平稳生长四个阶段.独立生长阶段随尺寸的减小逐渐缩短甚至消失.     

碳在面心立方系合金钢中扩散内耗峰的机构

在三种面心立方系的铁锰合金(Mn18.5％,25.4％,36.0％)和铁锰镍铬合金(Mn9.5％,Ni8％,Cr3％)中观察到因含碳而引起的内耗峰,当振动频率约为2周/秒时,内耗峰出现在250℃左右。实验结果指出内耗峰高度与固溶体中的含碳量成直线关系。 提出了一个产生内耗峰的初步模型。假定碳在面心立方系晶体点阵中占据八面体的间隙位置,点阵中的异类原子(合金元素的原子或空穴)与这碳原子构成一个在各方向引起不同畸变的原子对,由于这个原子对在应力作用下的转动而产生内耗。由初步模型所推导出的式子可以解释内耗峰高度与固溶体中的含碳量成直线关系。根据粗略推算所得的内耗峰高度值与实验值相近。 关于晶体中空穴浓度的推算指出,对于碳在面心立方系合金钢中微扩散所引起的内耗峰而言,空穴的贡献少于合金元素的贡献的十分之一。     

晶体相场法模拟异质外延过程中界面形态演化与晶向倾侧

采用晶体相场模型研究了异质外延过程中失配应变与应力弛豫对外延层界面形态演化的影响, 并对由衬底倾角引起的外延层晶向倾侧进行了分析.研究结果表明: 在有一定倾角的衬底晶体上进行外延生长时,若衬底和外延层之间失配度较大 (ε>0.08),外延层中弹性畸变能会以失配位错的形式释放, 最终薄膜以稳定的流动台阶形式生长且外延层的晶向倾角与衬底倾角呈近似线性关系. 而当衬底和外延层之间失配度较小(ε<0.04)不足以形成失配位错时, 外延层中弹性畸变能会以表面能的形式释放,最终使薄膜以岛状形态生长. 在高过冷度条件下,衬底倾角和失配度较大时,衬底和外延层之间会形成由大量位错规则排列而成的小角度晶界从而显著改变外延层的生长位向.     

面心立方多晶薄膜中应变能密度对晶粒取向的依赖

对附着在基体上面心立方多晶薄膜中不同取向晶粒的应变能密度进行了计算.结果表明:在屈服之前,5个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为(100),(510),(410),(511)和(310);在屈服膜中,5个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为(110),(100),(511),(411)和(211).仅考虑应变能,这些取向的晶粒将依次优先生长 关键词： 薄膜 应变能密度 晶粒生长     

[1-1-1]晶向银纳米杆结构稳定性的分子动力学研究

采用三维分子动力学模拟方法和Finnis-Sinclair型多体势,以[111]晶向银纳米杆为研究对象,模拟研究不同尺寸纳米杆在不同温度弛豫过程中的动态平衡变化过程,分析研究弛豫后银纳米杆的稳态结构变化、平均势能的变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明,温度对银纳米杆结构稳定性将产生重大影响,银纳米杆存在一临界失稳温度,当温度小于临界失稳温度时,体系保持完好线状晶态,当温度大于临界失稳温度小于熔点时,体系坍塌熔化后发生重结晶,体系形成由(111)和(100)面围成的多面体;随银纳米杆截面尺寸增大,其临界失稳温度、熔点均增大,当截面尺寸大于2 nm时,临界失稳温度趋近于熔点,失稳现象只在一很窄温度区域内存在.