铝单晶体滑移的电子显微镜观察(三)

在前文中曾提及,在铝单晶的滑移带之外发现到处有平行于滑移带的类似滑移的直线痕迹,在本文图1中的纯铝单晶体的滑移电子显微镜照相中更为明显。图中除若干极为明显的滑移带之外,晶体上满布着这类平行于滑移带的极为细微的直线痕迹。不难证明,这些细微的直线痕迹也是滑移的类型。这些细滑移线的主要特点是:     

微通道过冷流动沸腾气泡滑移特性研究

利用可视化手段实验研究矩形截面微通道过冷流动沸腾中的气泡滑移现象。实验使用截面尺寸为1 mm×1 mm的铜基微通道,使用工质为去离子水,气泡滑移过程由高速CCD相机观察并记录。实验研究发现,微通道过冷流动沸腾中的气泡滑移过程可区分为低速滑移阶段和高速滑移阶段,在不同阶段气泡直径、气泡接触直径以及气泡滑移速度具有不同的变化特点,而且气泡的最大滑移速度发生于气泡脱离通道壁面而进入主流的时刻。同时研究了运行工况对于气泡滑移过程的影响,发现滑移气泡的最大滑移距离和最大滑移速度均随沸腾数Bo的增加而增大。     

纳米通道内液体流动的滑移现象

采用分子动力学模拟方法研究了液态氩在铂纳米通道内的流动，通过改变流体和壁面之间的势能作用获得了流体和通道表面之间浸润性质不同时的滑移现象. 研究发现：液体分子在亲水性通道表面附近呈类固体性质，数密度和有序性较大，而在疏水性表面附近的平均数密度降低，形成一个低密度层；液体流动在固体表面的速度滑移随着液体与表面势能作用的增强而减小，当液体和表面的浸润性不同时可以发生滑移、表观无滑移和负滑移现象；液体在固体表面的表观滑移是液体在固体表面的速度滑移、粘附和流体内部滑移的综合作用的结果. 关键词： 纳米尺度流动 速度滑移 浸润性 分子动力学模拟     

滑移边界对二维Rayleigh-Bénard热对流流态和传热特性的影响

采用并行直接数值模拟（PDM-DNS）计算无滑移和滑移边界二维Rayleigh-Bénard热对流.与无滑移边界形成的随机羽流运动的湍流热对流不同,滑移边界热对流最终形成湍流特征消失,且温度仅分布于四壁的一个大尺度环流的流动形态.平均场近底板的温度分布特性,无滑移边界逐渐变化而滑移边界出现过冲现象.宽高比Γ=1时,Nusselt数（Nu）随Rayleigh数（Ra）的变化具有相同标度指数,Nu~Ra^0.3.滑移边界热对流具有传热增强作用.滑移边界热对流Nu随Γ变化明显,并分为两个阶段,在Γ=0.5时出现Nu_max≈250,是无滑移边界热流Nu的5倍.     

随机粗糙微通道内流动特性研究

采用计算流体动力学的方法, 研究了微通道内气体在速度滑移和随机表面粗糙度耦合作用下的流动特性. 其中, 利用二阶速度滑移边界条件描述气体的边界滑移, 利用分形几何学建立随机粗糙表面. 研究发现, 综合考虑二阶速度滑移边界条件和随机表面粗糙度在较大的平均Knudsen数范围内 (0.025-0.59) 得到的计算结果与实验数据符合得很好, 而一阶速度滑移边界条件只在平均Knudsen数较小时(<0.1)符合实验结果. 随机表面粗糙度对气体在边界处的滑移有显著影响, 相对粗糙度越大, 速度滑移系数越小. 并针对计算结果, 给出了滑移系数与相对粗糙度近似满足的关系. 随机粗糙表面对气体流动过程中的压强、速度、Poiseuille数也有显著影响. 关键词： 随机表面粗糙度 二阶速度滑移边界条件 分形 微通道     

不同温度下bcc-Fe中螺位错滑移及其与1/2[111ˉ]位错环相互作用行为

采用分子动力学方法模拟研究了不同温度下bcc-Fe中螺位错滑移行为和螺位错与1/2[11ˉ1]位错环相互作用机制.结果表明,螺位错在低温2 K剪切应力下主要沿(ˉ211)面滑移;随温度逐渐升高到823 K,它容易发生交滑移,该交滑移在(ˉ110)和(ˉ211)面之间交替进行,因此随温度升高,临界剪切应力逐渐降低.当螺位错滑移靠近位错环时,不同温度下螺位错与位错环相互作用机制不同:低温2 K时,螺位错与位错环之间存在斥力作用,当螺位错滑移靠近位错环过程中,螺位错发生交滑移,切应力比无位错环时有所降低;中温300 K和600 K时,螺位错与位错环间斥力对螺位错的滑移影响减弱,螺位错会滑移通过位错环并与之形成螺旋结构,阻碍螺位错继续滑移,切应力有所升高;高温823 K时,螺位错因热激活更易发生交滑移,位错环也会滑移,两者在整个剪切过程中不接触,剪切应力最低.     

微通道疏水表面滑移的耗散粒子动力学研究

了解疏水表面的滑移规律对其在流动减阻方面的应用至关重要.利用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法研究了微通道疏水表面的滑移现象.采用固定住的粒子并配合修正的向前反弹机制,构建了DPD固体壁面边界模型,利用该边界模型模拟了平板间的Couette流动.研究结果表明,通过调整壁面与流体间排斥作用强度,壁面能实现从无滑移到滑移的转变,壁面与流体间排斥作用越强,即疏水性越强,壁面滑移越明显,并且滑移长度与接触角之间存在近似的二次函数关系.无滑移时壁面附近密度分布均匀,有滑移时壁面附近存在低密度区域,低密度区域阻碍了动量传递,致使壁面产生滑移.     

非定态FEL在线性区性态的数值模拟

利用于敏教授建立的一堆非定态ＦＥＬ方程进行数值模拟，研究了ＦＥＬ在线性区的脉冲传播、增益发展和滑移区超辐射等性态。数值结果表明，滑移对增益的影响跟电子束纵向分布和滑移长度与脉冲长度之比有关；对同样的滑移参数，滑移对增益相对于定态区增益的强弱由束电流决定。     

微流动的同伦分析法解析求解

建立了滑移流区二阶滑移流动的控制方程,引入相似变换将微尺度二阶滑移流动的控制方程变换为非线性常微分方程.采用同伦分析法解析求解了该方程,获得了微尺度滑移流动的速度分布,发现在不同Knudsen数下,充分发展段无量纲速度分布有同一交点.通过与文献结果对比验证了本文求解结果的正确性.为深入研究微尺度滑移流动的物理本质提供了数学支持.     

硅中滑移多边化

弯曲形变硅单晶中之位错,在高温退火时,通过攀移与滑移而沿垂直于滑移面方向重新排列,形成多边化墙。此种多边化通常称为退火多边化,或称力热多边化。但也存在着另一种机制的多边化,通常称为滑移多边化或机械多边化。在铜、锌等晶体形变时,曾观察到滑移多边化。我们在研究硅的弯曲形变时,也发现了滑移多边化现象。     

纳米通道滑移流动的分子动力学研究

本文采用非平衡分子动力学方法对纳米通道内的Couette流动进行了研究,计算获得了不同壁面和流体间势能作用强度下通道内流体的速度分布和密度分布,反映出可能存在的速度滑移、表观无滑移和负滑移现象,并探讨了速度滑移程度和壁面作用强度之间的关系。     

滑移长度对液体泊肃叶微流动特性的影响

利用COMSOL Multiphysics软件,选取不同滑移长度对水的泊肃叶微流动进行数值模拟,得到入口段长度、流量和摩擦阻力系数随滑移长度的关系,分析了微流动与宏观流动的差别及不同的壁面条件下流动参数的差异.结果表明:无滑移壁面和亲水壁面下,微流动入口段长度和目前的经验公式吻合;流量值小于理论值,但与压差依旧成正比;摩擦阻力系数大于宏观理论值.典型无滑移壁面和亲水壁面下的流动特性基本相同;疏水壁面的入口段长度和无滑移壁面、亲水壁面相近,但流量和摩擦阻力系数有差异;超疏水壁面下流动特性和其他三种壁面差异很大.进口速度一定时,入口段长度随滑移长度成"阶梯式"增长;流量随滑移长度的增加而增大;摩擦阻力系数随着滑移长度的增加而减小.     

三维光滑接触界面上的分配参数滑移面算法

针对三维滑移界面上的分配参数滑移算法,提出一种三维滑移面光滑目的 ,仅根据单元面顶点的坐标和法向等局部信息,构造出曲面片边界G¹连续(切平面连续),曲面片内C¹连续的三维光滑曲面,此目的 为实际的滑移面提供一个准确的几何表达.在此光滑曲面上构建了具有C¹连续的法向压力场和质量面密度场.然后在光滑滑移界面上通过Newton-Raphson迭代计算接触点,依据分配参数滑移算法施加接触约束和接触计算.数值算例显示光滑的接触滑移面可以减少滑移节点的振动,提高计算的收敛性.     

剪切应变下刃型位错的滑移机理的晶体相场模拟

针对刃型位错的滑移运动, 构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用的体系自由能密度函数, 建立剪切应变作用体系的晶体相场模型. 模拟了双相双晶体系的位错攀移和滑移运动, 计算了位错滑移的Peierls势垒和滑移速度. 结果表明: 施加较大的剪切应变率作用, 体系能量变化为单调光滑曲线, 位错以恒定速度做连续运动, 具有刚性运动特征; 剪切应变率较小时, 体系能量变化出现周期波动特征, 位错运动是处于低速不连续运动状态, 运动出现周期“颠簸”式滑移运动, 具有黏滞运动特征; 位错启动运动, 存在临界的势垒. 位错启动攀移运动的Peierls势垒要比启动滑移Peierls势垒大几倍. 位错攀移和滑移运动特征与实验结果相符合.     

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：     

疏水表面滑移流动及减阻特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了固体壁面对流体的作用强度与其润湿性的关系,在此基础上进一步模拟了疏水表面微通道内的流体流动,获得了润湿性对疏水表面滑移流动及减阻特性的影响规律,证实了疏水表面表观滑移的存在性并揭示了其产生机理.结果表明,疏水性作用在疏水表面的近壁区诱导了一个低密度层,而表观滑移则发生在低密度层上.表观滑移是疏水表面具有减阻作用的直接原因,减阻效果随滑移长度的增大而增大.对于特定的流体系统,滑移长度是疏水表面的固有属性,仅是壁面润湿性的单一函数,而与流动本身的性质无关.     

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     

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。     

钼单晶体的范性形变

在本文中,用金相和X射线方法,研究了24个取向不同的钼单晶体在-80℃(-50℃)、27℃、1000℃和～2000℃拉伸后的情况。分析研究的结果,认为观察到的{112}、{123}、{145}等滑移痕迹,是由于在两组不平行的{110}面上,沿着同一个<111>方向组合滑移后构成的外观面貌,而滑移面是密排的{110}面。外观滑移面(从滑移痕迹测定出的)会随样品取向不同而发生变化。当变形温度改变时,同一个样品的外观滑移面可能改变,也可能不改变,这要由样品的取向来决定。 关键词：     

超流费米气体相滑移时的密度分布

当前在冷原子和玻色爱因斯坦凝聚(BEC)领域的一个重要问题是在Feshbach共振附近的冷费米气体如何从BEC态演变到BCS(Bardeen Schrieffer Cooper)态.本文进一步研究在Feshbach共振附近超流态的相滑移现象.通过具体的数值计算，给出了费米气体在相滑移时的粒子数密度的分布，并对不同温度下的相滑移的大小进行了分析.结果表明，相滑移现象可以作为实验上判断系统是否处于超流态的一个可行的判据. 关键词： 超流费米气体 相滑移 Feshbach共振