动态载荷下剪切变形局部化、微结构演化与剪切断裂研究进展

总结和评述了近年来金属与合金变形局部化的形成、微结构演化与剪切断裂方面作者和相关的研究工作成果. 材料包括低碳钢, SS304不锈钢, Fe-15%Ni-15%Cr单晶, Al-Li合金,α-Ti和Ti-6Al-4V, Al/SiCp复合材料等.综述内容主要包括:采用改进的Hopkinson扭杆装置,对剪切变形局部化形成、发展和演化过程进行了实验观察与数值模拟;采用"侧剖"与"对接"等定点方法制备电子显微镜薄膜试样,对剪切带内相变与再结晶、非晶转变、旋涡结构等动态变形现象,以及与宏观动态力学行为对应的位错胞的形成、发展和坍塌等微结构特征进行了观测;提出了应变和应变率同时作为剪切带形成的两个必要条件的直接实验证据;在剪切带内发现了α'$-马氏体相变现象,以及相变产物与母体之间的晶体学关系;通过位错单滑移或交滑移等微观剪切最后发展成为宏观剪切的机制;对剪切带内再结晶结构的观测和对再结晶动力学本构关系的定量描述;对剪切带特别是``白色'腐蚀带(或相变带)的形成机制的分析和新的解释,指出 ``白色'是带内亚结构取向趋于一致,其在光学或扫描显微镜下很难辨认这些亚结构的取向差所致,并非表明剪切带内一定发生了相变;通过截断实验和实时跟踪观测发现,剪切带内微裂纹的萌生与聚合是材料承载能力骤然下降并导致最后断裂的主控因素.此外,本文对近年来在准静态和循环加载下材料的局部化形变与剪切断裂的实验结果予以简要评述,指出其微观机制与动态载荷下的截然不同, 是由位错的平面滑移所控制的,与热效应无关的等温变形.      

N掺杂对非晶C薄膜的电子结构与光学性质的影响

用直流磁控溅射法制备了非晶C薄膜及N掺杂非晶C(a-C∶N)薄膜,用紫外-可见分光光谱仪、椭圆偏振仪、俄歇电子能谱(AES)等对薄膜进行了检测。结果表明：随源气体中N气含量的增加,透过率和折射率变小, 而光学带隙先增大后减小; 当薄膜中N的含量很少,N的掺入对sp3杂化C起稳定作用,使得薄膜光学带隙E_g增大。而较高量N的掺入抑制了sp3杂化C的形成,提高了薄膜中sp2键含量,使得薄膜光学带隙变小。参数D定义为俄歇电子能谱(AES)中最大正峰和最低负峰之间的距离,用俄歇电子能谱中的D值来计算薄膜的sp2键的百分含量,俄歇电子能谱(AES)表征也表明：较高量的N的掺入抑制了sp3杂化C的形成。所以应该考虑在较低N分压条件下掺N来改善非晶C薄膜的光学性能。     

非晶合金理想裂纹预制方法及其在小试样KIc测试中的应用

介绍了一种简单、低成本且可靠的方法在非晶合金中预制理想裂纹并应用于小试样平面应变断裂韧性的测试.近年来,非晶合金由于高弹性、高强度、耐磨及软磁性等优异性能展示了广泛的应用前景.断裂韧性作为材料工程应用的一个重要指标,也引起了非晶合金领域的广泛关注.然而,由于非晶合金的亚稳态结构以及最大可铸造尺寸的限制,目前关于非晶合金断裂韧性的测试还存在较大的挑战.一方面,铸造工艺造成的非晶合金热历史的差异、内部微孔洞和杂质等缺陷以及裂纹预制方式等都会显著影响其断裂韧性测试的可靠性;另一方面,非晶合金可铸造尺寸的限制使得目前绝大多数报导的断裂韧性值都是非平面应变的断裂韧性,导致即使是对于同种非晶合金,所报导的断裂韧性值也存在较大偏差.本文利用非晶合金在过冷液相温度下具有可热塑性成型的特性,对预制有缺口的非晶合金试样进行局部压缩成型,使得预制的缺口裂纹重新闭合形成类似疲劳裂纹的理想裂纹面.基于该方法对Zr基非晶合金进行断裂韧性测试,实验结果表明,随着试样厚度的增加,测试值迅速降低并趋向于一个定值.需要指出的是,通过设计实验使得试样在理想裂纹面区域形成局部凹陷,使得趋于定值的试样厚度远小于平面应变断裂韧性测试标准中的试样厚度要求.     

多层非晶薄膜爆炸焊接原理

 从冲击动力学原理出发，建立了多层薄膜爆炸焊接的动力学模型。多层薄膜组合从某种意义上讲可以看成是一种特殊的多孔材料，其在冲击波作用下的行为完全可用多孔材料状态方程来描述。文中还针对非晶态材料的特点，建立了多层焊接的传热模型。计算结果表明，多层爆炸焊接完全可以保证非晶态材料不发生相变。     

锗酸盐晶体压致非晶化的研究

高压拉曼散射研究表明．ＣｕＧｅＯ３，Ｌｉ２ＧｅＯ３和Ｌｉ６Ｇｅ２Ｏ７三种晶体分别在７，１２和１１ＧＰａ压力下转变为非晶。在高于起始转变压力以上一定范围压致非晶是可逆的，ＣｕＧｅＯ３，Ｌｉ２ＧｅＯ３和Ｌｉ６Ｇｅ２Ｏ７压致非晶的不可逆转变压力分别为１４．１，２０和２０ＧＰａ。压致非晶ＣｕＧｅＯ３的重新晶化温度在６００℃附近。锗酸及系列晶体的压致非晶化与它们的成份和结构有关，随着在这一系列晶体中Ｌｉ２Ｏ含量的增加，压致非晶化的压力趋于减小。     

Cu60Zr30Ti10非晶合金弛豫和晶化过程的小角X射线散射研究

应用小角X射线散射技术研究了Cu60Zr30Ti10非晶合金从300到813 K之间微结构的演化情况.发现在淬火状态下Cu60Zr30Ti10非晶合金中存在直径30 nm左右的富Cu区.非晶的结构弛豫包括573 K之前的低温结构弛豫和573 K到玻璃转变温度的高温结构弛豫,弛豫的结果是产生含有有序原子团簇的富Cu区,这些有序原子团簇的富Cu区是随后晶化过程中晶核产生的基础.Porod曲线分析表明,晶化生成的纳米体心立方CuZr相和基体之间有明锐的界面.     

α-Si1-xCx:H薄膜材料的弹性反冲探测分析

介绍在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上，对α-Si1-xCx:H薄膜样品进行弹性反冲探测分析的方法和结果．用该加速器提供的高品质^127Ⅰ束流轰击α-Si1-xCx:H薄膜材料样品，用△E(gas)一E(PSD)望远镜探测器，在前角区(30。角)测量从该样品中反冲的各元素的能谱．然后用离子束分析(IBA)程序SIMNRA对能谱进行拟合，得到样品中H，C和Si的比分及深度分布．Elastic recoil detection analysis of α-Si_(1-x)C_(x)∶H foils has been performed at the HI-13 tandem accelerator of CIAE. High quality~(127)I beam bombards the target of α -Si_(1-x)C_(x)∶H_( ) thin film. A ΔE(gas)-(E(PSD)) telescope was used to measure the energy spectra of all elements recoiled from the samples at the angle of 30° in laboratory system. Components of H, C and Si and the profiles were obtained by simulation of the energy spectra using the program SIMNRA calculation.     

用原位x射线小角散射研究块体非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5的结构弛豫

应用同步辐射x射线小角散射法在原位对块体非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5在等温退火过程中的微结构变化进行研究.实验表明:在等温退火过程中电子密度涨落反映了晶化之前的结构弛豫过程;在一定的退火温度下、随退火时间的增加,拓扑短程序弛豫与化学短程序弛豫之间存在一个电子密度均匀化的过程;导致这两种弛豫过程转变的退火时间与退火温度有关,温度越高,所需的退火时间越短.