在高温形变过程中铝晶体内亚结构的形成及发展

自从Homes,Jenkins和Mellor以及Crussard等用X射线及金相方法观察到金属晶体在蠕变过程中被分裂为亚结构的现象后,关于变形晶体内亚结构的形成机构问题引起了很多学者的注意,因为这个问题是和一些金属物理上的重要现象,如再结晶晶核的形成,再结晶的择尤取向等,有着密切的关系。现在虽已有大量的研究工作,然而对于这个问题还是不清楚的,并且有很多的争论,其中尤以Wood及Cahn为代表的两种理论最为突出。Cahn用室温变形的铝单晶,经高温熟炼后,观察到劳厄星芒中辉纹的产生及变化;他认为这是由于由形变而产生的扭曲带,在高温熟炼时发生     

晶粒间界对於铝晶体中形成亚结构的影响

Ⅰ 近年来用X射線和显微镜观察到金属经过范性形变和(冂巳)火后或在较高温度形变时,晶体内部可以产生亚结构的现象。亚结构的形成与形变时的温度、速度等条件有密切的关系,而且在不同晶系的金属中形成的条件也不相同。这种亚结构和通常所谓嵌镶块的区别是亚结构的尺寸较大,块与块间晶向的角度差也稍大,可以直接从显微镜或劳厄斑点的结构中观察到,而嵌镶块则是由X射線衍射强度测量结果中推断出来的。并且认为各种金属的晶体中,不论其制造过程如何,都有嵌镶块的存在,而这种亚结构则只有在某些条件下方能产生。     

掺钕钇铝石榴石单晶的位错研究

在采用引上法工艺生长掺钕钇铝石榴石(YAG:Nd)单晶时,为了要得到结构完善的激光晶体,必须设法降低晶体中的位错密度。通过一系列工作,认为在晶体生长过程中,位错走向与固液界面保持垂直的关系。在由凸的固液界面形成小晶面的晶体中,位错密度低的原因是因为凸的固液界面可使晶体中心部分的位错散失在边稜以外。因此,采用合适的工艺条件:即在生长过程中有意识地改变固液界面形状,可使晶体达到既能消除小晶面,又降低位错密度的目的。     

晶体相场法模拟纳米晶材料反霍尔-佩奇效应的微观变形机理

采用晶体相场模型模拟获得了平均晶粒尺寸从11.61–31.32 nm的纳米晶组织, 研究了单向拉伸过程纳米晶组织的强化规律的微观变形机理. 模拟结果表明: 晶粒转动、晶界迁移等晶间变形行为是纳米晶材料的主要微观变形方式, 纳米晶尺寸减小, 有利于晶粒转动, 使屈服强度降低, 显示出反霍尔-佩奇效应.当纳米晶较小时, 变形量超过屈服点达到4%, 位错运动开启, 其对变形的直接贡献有限, 主要通过改变晶界结构而影响变形行为, 位错运动破坏三叉晶界, 引发晶界弯曲, 促进晶界迁移. 随纳米晶增大, 晶粒转动困难, 出现晶界锯齿化并发射位错的现象. 关键词： 晶体相场 纳米晶 反霍尔-佩奇效应 微观变形     

晶界对纳米多晶铝中冲击波阵面结构影响的分子动力学研究

用分子动力学方法研究了纳米多晶铝在冲击加载下的冲击波阵面结构及塑性变形机理.模拟研究结果表明:在弹性先驱波之后,是晶界间滑移和变形主导了前期的塑性变形机理;然后是不全位错在界面上成核和向晶粒内传播,然后在晶粒内形成堆垛层错、孪晶和全位错的过程主导了后期的塑性变形机理.冲击波阵面扫过之后留下的结构特征是堆垛层错和孪晶留在晶粒内,大部分全位错则湮灭于对面晶界.这个由两阶段塑性变形过程导致的时序性塑性波阵面结构是过去未见报道过的. 关键词： 晶界 塑性变形 冲击波阵面 分子动力学     

孔洞和空位对单晶铝力学性能影响的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟含孔洞的单晶铝单轴拉伸过程,研究晶向、孔洞体积分数、空位体积分数等对孔洞生长的影响.结果表明：对于不同的晶向,决定孔洞生长变形的微观机制不同.[010]晶向单轴拉伸情况下,形变机制主要是｛111｝面位错引起的堆垛层错;[111]晶向单轴拉伸情况下,形变机制主要是位错的移动、堆积与发射.此外,孔洞及空位的体积分数对[010]、[111]晶向的孔洞生长过程也有着明显的影响.总的来说,随着孔洞或者空位体积分数的增加,材料的杨氏模量变小,屈服强度、屈服应变下降.     

变温退火制备铝诱导大晶粒多晶硅薄膜的机理研究

为了缩短铝诱导法制备大晶粒多晶硅薄膜的退火时间,用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积了a-Si/SiO2/Al叠层膜,并用两种方法进行变温退火.分析了变温退火工艺对铝诱导晶化过程的影响,着重讨论了退火过程中温度由低温升到高温时不形成小晶粒的机理和条件.研究表明,当退火温度升高时,是否形成小晶粒取决于晶粒半径、耗尽层厚度和相邻晶粒间距三者之间的关系.     

铸造锌铝合金稀土变质机理的电子理论研究

根据分子动力学理论建立了液态锌铝合金ZA27的模型，结合计算机编程构造出了ZA27合金α 相与液相共存时的原子结构模型，利用递归方法计算了稀土固溶于晶粒内和富集于结晶前沿 时的电子结构.由此得出：稀土处于相界区比在晶内更稳定，从而解释了稀土在α相内溶解 度很小，结晶时富集于结晶前沿液体中的事实；稀土处于液态和晶态的结构能差相对于铝较 大解释了稀土在相界前的富集使α晶枝产生熔断、游离、增殖的观点.原子间的键级积分计 算也表明，稀土处于结晶前沿液体中与铝相比不容易结晶到晶体表面，起到阻碍晶粒长大， 细化晶粒的作用，这就从电子层次解释了稀土的变质机理. 关键词： 电子结构 液固相界原子结构模型 稀土变质机理     

棒状晶体位向差的快速测定

一、前 言 前人利用X射线,从衍射强度或位向差入手,来测定晶体的各种缺陷已有许多方法[1]. 对于棒状晶体测定其位向差,除了有人利用劳厄法分析计算外,通常是将晶棒垂直棒轴平行切割成若干块,再对每块晶体单独进行测定,相互比较,计算位向差.这样,由于切割本身存在方向偏差,因此误差很大,而且损失晶体.为了对已加工好的成品晶棒轴向差及径向差进行测定,我们对火焰法、提拉法、坩埚下降法及水热法生长的六种晶体的轴、径向差,利用X射线定向仪在不损坏样品的前提下,进行快速测定的摸索,取得了较好的效果. 二、方 法 根据文献[2]所提供的定向方…     

晶体相场方法模拟纳米孪晶结构

应用双模晶体相场模型,模拟共格纳米孪晶结构.结果表明:球状晶粒生长成的共格孪晶片层,在共格面上的原子排列有变形,容易出现位错;条状晶粒凝固生长成的共格孪晶界,比用球状晶粒长大生成的共格孪晶界的原子排列整齐.应用晶体相场模型,可以精确计算纳米孪晶带的厚度,设计和控制带内的原子层数,实现人工操纵纳米共格孪晶片层结构,指导实验研究纳米孪晶结构及其与性能的关系.     

CVD金刚石薄膜孪晶形成的原子机理分析

采用X射线衍射技术、电子背散射衍射技术和扫描电镜分别观察了不同甲烷浓度条件下沉积的CVD自支撑金刚石薄膜的宏观织构、晶界分布和表面形貌. 研究了一阶孪晶在金刚石晶体{111}面生长的原子堆垛过程. 结果表明，由于一阶孪晶〈111〉60°的取向差关系以及{111}面的原子堆垛结构，使{111}面上容易借助碳原子的偏转沉积产生一阶孪晶. 低甲烷浓度时，碳原子倾向于在表面能较低的{111}面沉积，为孪晶的形成提供了便利，且高频率孪晶使薄膜织构强度减弱. 甲烷浓度升高使生长激活能较小的{001}面成为主要前沿生长面，因而只有〈001〉晶向平行薄膜法向的晶粒能够不断长大，因此孪晶形核概率明显减小. 另外，在薄膜中发现二阶孪晶，并对二阶孪晶的形成进行了分析. 关键词： 金刚石薄膜 孪晶 原子机理 取向差     

粤西眼球状花岗岩FeS2拉曼光谱特征及意义（英文）

选取粤西官山嶂岩体眼球状花岗岩研究其内不同形态和期次FeS2的拉曼光谱特征。结果显示各组样品拉曼位移(Δν)、散射强度(Ι)及其半高宽(FHWM)明显不同。分析表明条带状样品拉曼位移Δν1,Δν2,Δν3分别位于318,381和440cm-1附近;而骸晶样品对应值分布于344,379和430cm-1附近;且与后者相比变形、自形样品对应Δν分别较向低频偏移。条带状样品ΙEgΙAgΙTg而其余样品ΙEg≈ΙAgΙTg;且自骸晶样品向自形、变形样品Ι及FHWM值均依次增大。上述光谱证据指示条带状样品Δν及Ι与白铁矿相似而其余样品均展现出黄铁矿的特征。与骸晶样品相比变形、自形样品Δν向低频偏移表明后二者形成温度依次增高;骸晶、自形、变形样品Ι及FHWM递增表明三者形成压力依次明显增大。据此研究认为官山嶂岩体内黄铁矿形成先后经历了:白铁矿期→高压黄铁矿期→高温黄铁矿期→常温常压蚀变期。     

粤西眼球状花岗岩FeS_2拉曼光谱特征及意义(英文)

选取粤西官山嶂岩体眼球状花岗岩研究其内不同形态和期次FeS2的拉曼光谱特征。结果显示各组样品拉曼位移(Δν)、散射强度(Ι)及其半高宽(FHWM)明显不同。分析表明条带状样品拉曼位移Δν1,Δν2,Δν3分别位于318,381和440cm-1附近;而骸晶样品对应值分布于344,379和430cm-1附近;且与后者相比变形、自形样品对应Δν分别较向低频偏移。条带状样品ΙEgΙAgΙTg而其余样品ΙEg≈ΙAgΙTg;且自骸晶样品向自形、变形样品Ι及FHWM值均依次增大。上述光谱证据指示条带状样品Δν及Ι与白铁矿相似而其余样品均展现出黄铁矿的特征。与骸晶样品相比变形、自形样品Δν向低频偏移表明后二者形成温度依次增高;骸晶、自形、变形样品Ι及FHWM递增表明三者形成压力依次明显增大。据此研究认为官山嶂岩体内黄铁矿形成先后经历了:白铁矿期→高压黄铁矿期→高温黄铁矿期→常温常压蚀变期。     

多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究

纳米尺度金属Ag以其独特的导电和导热性,广泛应用于微电子、光电子学、催化等领域,特别是在纳米微电极和纳米器件方面的应用.本文采用分子动力学方法模拟了不同晶粒尺寸下多晶银纳米线的拉伸变形行为,详细分析了晶粒尺寸对多晶银纳米线弹性模量、屈服强度、塑性变形机理的影响.发现当晶粒尺寸小于13.49 nm时,多晶Ag纳米线呈现软化现象,出现反Hall-Petch关系,此时的塑性变形机理主要以晶界滑移、晶粒转动为主,变形后期形成五重孪晶;当晶粒尺寸大于13.49 nm时,塑性变形以位错滑移为主,变形后期产生大量的孪晶组织.     

弱磁场对Zn分枝状电解沉积物形貌的影响

用金相显微镜和原子力显微镜分析了存在外加磁场情况下的Zn分枝状电解沉积物的微观形貌 ，并且根据实验结果提出了磁场使沉积物分枝呈现螺旋状偏转的机理.1)在沉积物晶粒的早 期生长阶段，当晶粒已经形成了择优生长方向但又非常小,仍然悬浮于电解液中时，磁流体 动力学对流作用于它上面的不平衡力使得晶粒连同它的择优生长方向向着对流下方偏转，直 到晶粒足够大，和它的前一个单晶枝晶连接在一起为止.2)当晶粒和它的前一个单晶枝晶连 接在一起以后，磁流体动力学对流的作用力已不足使它偏转.此时，如果电解液的浓度比较 高，单晶枝晶的一级分枝和二级分枝之间不存在对电解质的竞争关系，则此单晶枝晶将完全 按照初期形成的晶体择优生长方向直线生长，直到新的晶粒形核为止;如果电解液浓度较低 ，造成第一级分枝与第二级分枝的竞争关系，二级分枝总在第一级分枝的上游侧生长，使得 一级分枝向下游方向偏转.通过上述两个步骤，无论是枝晶沉积物还是分形沉积物都产生螺 旋状偏转. 关键词： 电解沉积 磁流体动力学对流 晶体择优生长方向 生长形态     

强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态

利用强流脉冲电子束 (HCPEB) 技术对金属纯锆进行表面处理, 采用X射线衍射, 扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的表层微观结构和缺陷. X射线分析结果表明, HCPEB辐照后在材料表层诱发幅值为GPa量级的压应力, 并形成{0002}, {1012}, {1120}及{1013}织构. 表层微观结构观察表明, 与其他金属材料不同, HCPEB辐照在材料表层诱发的熔坑数量极少, 多次轰击甚至几乎没有表面熔坑的形成. 此外, 在快速的加热和冷却状态下, 在表面熔化层形成大量的超细晶粒结构, 同时诱发马氏体相变和强烈的塑性变形. 1次HCPEB辐照后表层内形成的变形微结构以位错为主, 孪晶数量较少; 5 次辐照样品的位错密度迅速增高, 孪晶数量也显著增加; 10次辐照后样品中的变形微结构以变形孪晶为主, 且出现二次孪晶现象. 表层晶粒内部变形的晶体学特征不仅决定了表层的织构演化行为, 而且还起到细化晶粒的作用, 为纯锆及锆合金表面强化提供了一条有效的途径. 关键词： 强流脉冲电子束 纯锆 微观结构 应力状态     

HMX晶体热致相变对损伤的影响

HMX基PBX炸药混合体系中炸药晶体在发生高温熔化和分解反应之前，会率先发生非均匀热膨胀和固相晶型转变，使材料的力学性能和安全性能发生突变。为探究HMX晶体的热致相变对材料内部损伤演化的影响机制，发展了考虑HMX晶体热膨胀和相变等变形机制的热力耦合晶体本构模型，从力学角度揭示了黏结剂包覆HMX晶体相变对体积变形、应力状态以及裂纹成核演化过程的影响机理，量化分析了升温速率对材料相变和裂纹损伤状态的影响规律。结果表明：随着加载温度升高，HMX晶体的热膨胀和β→δ相变导致体积增大，晶体内部形成拉伸应力状态，同时晶体与黏结剂相互挤压形成的局部压剪作用使晶体内部出现裂纹成核和扩展现象。相变温度附近HMX晶体内部裂纹成核和扩展数量显著增加，晶体内部发生不可逆损伤。外界升温速率对晶体内部裂纹形核扩展与损伤造成显著影响，较高的升温速率会加大晶体损伤程度，增加炸药内潜在热点源及意外点火风险。     

高功率激光器腔镜热变形对输出光束质量的影响

利用有限元分析法结合Fox-Li迭代法,考虑腔内本征模式与腔镜热形变的相互耦合作用,计算模拟了正支共焦非稳腔的本征模式分布,定量分析了高功率激光器腔镜热变形对输出光束质量的影响,重点讨论了腔镜热变形所引起的腔内本征模式相位特性的变化,并从波前功率谱密度、Zernike像差系数及光束质量值等角度对腔镜发生热形变前后的激光器输出光束的光束特性进行比较分析。研究结果表明:高功率激光器腔镜热形变对输出光束的光束质量会产生一定的影响,且随着激光输出功率的增大,镜面热形变引起的输出光束波前相位高频比例及Zernike高阶像差均会有所增大,波前畸变程度也明显变大,光束质量逐渐变差。     

铝在形变过程中亚结构的形成问题(Ⅱ)

铝在480℃形变过程中,亚结构的形成及其发展现象,在本学报发表后,我们又用单晶体及多晶体(晶粒平均大小:1.5毫米)两种样品在200℃进行了试验,所用样品材料及试验方法和以前相同,伸拉速度则採用每小时1％。     

Ge/SiO2纳米晶玻璃的制备及其荧光性质

以正锗酸乙酯和正硅酸乙酯为原料 ,合成了Ge/SiO2 纳米晶玻璃。探索了用溶胶凝胶法合成GeO2 /SiO2 玻璃 ,进而在高温 70 0℃下用氢气将其还原成Ge/SiO2 纳米晶玻璃的全过程。研究了Ge/SiO2 纳米晶玻璃的紫外吸收光谱、X射线衍射谱及荧光光谱。紫外吸收光谱显示由GeO2 /SiO2 玻璃向Ge/SiO2 纳米晶玻璃转变中有组成和结构的改变。X射线衍射谱明显显示有立方相Ge晶体颗粒在玻璃中析出。荧光光谱显示其具有荧光发射效应。根据其荧光发射峰值计算出Ge晶体颗粒平均大小为 3nm