球形压头与单晶铝材料纳米接触过程的多尺度分析

采用准连续介质多尺度理论及排斥力场函数, 建立了刚性球形压头与单晶铝材料表面纳米接触与脱离过程的跨尺度分析模型, 得到载荷-位移响应曲线、原子变化状态图及位移云纹图. 研究了接触与脱离过程中单晶铝材料微观变形时原子的排列情况以及压 头形状对位错的形核和发射产生的影响. 从微观角度分析了接触变形机理. 结果表明, 随着接触深度的增加, 球形压头下部两侧的原子受力方向不断变化, 使得载荷-位移响应曲线出现不同于方形压头的阶梯状. 由于压头形状的影响, 压头两侧的密排原子面实现部分滑移形成了肖克利不完全位错. 脱离过程中, 原子紧贴压头向上移动, 实现部分弹性恢复, 残余位移为0.3 nm, 非常接近单晶铝单位位错的伯格斯矢量的 模0.285 nm.关键词：准连续介质法球形压头单晶铝材料位错     

镍基单晶高温合金界面位错网在剪切载荷作用下的演化

运用分子动力学方法,研究了镍基单晶高温合金γ/γ' 相界面错配位错网在剪切载荷作用下的演化特征.结果表明:(100),(110) 和 (111) 三种相界面形成的位错网在载荷作用下有不同形式和不同程度的损伤,其变形和损伤随温度的增加而增加.在相同的剪切载荷和温度作用下,(100) 相界面形成的正方形位错网最稳定.关键词：镍基单晶高温合金界面位错网分子动力学     

2A02铝合金中强激光冲击诱导的位错组态分析

利用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的钕玻璃YAG激光器,对2A02铝合金进行了表面冲击强化试验.测定了激光冲击后材料的表面硬度和残余应力,用快速傅里叶逆变换(IFFT)方法分析了铝合金激光冲击诱导的晶内亚结构及其演变行为.结果表明,激光冲击强化可使2A02铝合金表面硬度提高50%以上,残余压应力达到12...     

循环应变波形对铝疲劳过程中超声衰减的影响

研究了高纯多晶铝在三角和正弦两种波形的应变控制下的疲劳过程中的超声衰减.结果表明,在小应变振幅下,影响超声衰减变化地主要是位错与点缺陷间的相互作用,波形的变化能改变点缺陷的分布,因而影响超声衰减的变化;而在大应变振幅下,位错大量增殖,对超声衰减变化起主导作用的是位错与位错间的相互作用,波形对位错增殖和位错间相互作用影响甚小.关键词：     

激光冲击690高强钢位错组态与晶粒细化的实验研究

为研究激光冲击材料内部位错组态和晶粒细化的关系,用脉冲激光对690高强钢试样进行了冲击强化处理,采用扫描电镜和透射电镜分别获得了冲击后试样的扫描电子显微像和透射电子显微像、高分辨电子显微像,并对高分辨电子显微像进行快速傅里叶逆变换,从位错组态角度建立了激光冲击690高强钢晶粒细化模型.结果表明,690高强钢试样经功率密度为5.09 GW/cm^2的激光冲击加载后,其材料内部位错增殖、表层晶粒细化,截面晶粒尺寸大小分布在80~200 nm;析出相与基体保持半共格关系,基体中分布着众多刃型位错、位错偶以及扩展位错等缺陷,其中位错偶是由带割阶的螺型位错运动形成;通过由位错、扩展位错、空位等构成的几何位错界面扩展交汇把原始大晶粒分割成细小晶粒;激光冲击690高强钢晶粒细化模型可以描述激光冲击690高强钢位错运动主导的晶粒细化过程.     

注氢纯铝中间隙型位错环一维迁移现象的原位观察

核聚变堆材料在高能粒子辐照过程中会产生大量点缺陷,导致辐照脆性和辐照肿胀等现象.因而,研究点缺陷在辐照过程中的演变过程至关重要.点缺陷团簇的一维迁移现象是这种演变过程的主要研究内容之一.本文采用普通低压(200 kV)透射电镜,在室温条件下对注氢纯铝中的间隙型位错环在电子辐照下的一维迁移现象进行了观察和分析.在200 keV电子辐照下,注氢纯铝中的位错环可多个、同时发生一维迁移运动,也可单个、独立进行一维迁移运动.位错环沿柏氏矢量1/3<111>的方向可进行微米尺度的一维长程迁移,沿柏氏矢量1/2<110>的方向一维迁移也可达数百纳米.电子束辐照时产生的间隙原子浓度梯度是引起位错环一维迁移并决定其迁移方向的原因.位错环发生快速一维迁移时,其后会留下一条运动轨迹;位错环一维迁移的速率越快,运动的轨迹则越长,在完成迁移过后的几十秒内这些运动轨迹会逐渐消失.     

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     

石墨烯/铝基复合材料在纳米压痕过程中位错与石墨烯相互作用机制的模拟研究

石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料进行了纳米压痕模拟,研究了压痕加载和卸载过程中石墨烯/铝基复合材料的位错形核及演化,以获取不同位向的石墨烯与位错的相互作用机制,并分析其对塑性区的影响.研究发现,石墨烯可以有效阻碍位错运动,并且石墨烯会沿着位错滑移方向发生弹性变形.在纳米压痕过程中,位错与不同位向石墨烯之间的相互作用差异导致塑性区的变化趋势不同.研究结果表明,在石墨烯/铝基复合材料中,位向不同的石墨烯对位错阻碍强度和方式不同,且石墨烯位向为45°的复合材料的硬度高于其他模型.此外,石墨烯/铝基复合材料的位错线总长度的演化规律与石墨烯位向紧密相关.本文研究可为设计和制备高性能石墨烯/金属基复合材料提供一定的理论指导.     

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。     

CO2跨临界循环中膨胀过程的对比与分析

本文对于CO2超临界流体的等熵膨胀和等焓膨胀过程进行了热力学分析、计算和对比,发现等熵膨胀过程与等焓膨胀相比,增大了有效制冷量,增大的数值略大于所回收的膨胀功.而且对于减小节流损失的回热循环和膨胀机循环进行了分析和对比,对于选用原则给出了具体的判定方法.本文还进行了膨胀机中膨胀过程的热力学分析,分别得出了超临界区和两相区的膨胀功来源,及变化规律.经分析,本文作者认为可以采用闪蒸破碎模型简化汽液两相流绝热膨胀基本特性方程.最后,本文对膨胀机实际工作的不可逆因素进行了分析.