位错组态演化规律及其在流变应力预测中的应用

金属塑性变形过程中产生的位错组态的基本特征是高低位错密度区交替出现的空间周期性有序结构, 位错组态演化是典型的非线性现象. 针对刃位错与螺位错组成的系统, 考虑到螺位错通过交滑移作用对刃位错密度的贡献及位错间的反应特点, 以反应-扩散方程为基础建立了一个反映变形过程中局部应力变化的包含高阶微分项的非线性偏微分方程, 该方程具有非线性系统方程的一般特征, 并利用这一特点, 避免了建立位错组态演化模型时对复杂的位错反应项的表示. 通过理论分析, 得到了相邻高密度位错区之间距离(位错胞尺寸或位错墙之间的距离)与应力或位错密度之间的关系. 利用该关系对亚微米晶铜和铝的流变应力进行了预测, 所得到的结果与前人的实验结果吻合.     

MnS粒子对Fe-3%Si合金晶界迁移的影响

统计观察了热变形Fe-3%Si合金中MnS粒子在900℃的析出行为, 并利用过饱和固溶体中第二相粒子析出模型计算了MnS粒子的位错析出与晶界析出的相对关系; 观察和计算都表明, MnS析出以位错形核为主. 在二次再结晶过程中, 晶界上MnS析出粒子的粗化过程决定了晶界的可迁移性; 但在晶粒尺寸效应之外, 晶界两侧晶粒内位错析出MnS粒子密度的差异对晶界迁移的方向也发挥了决定性作用. 观察发现, 迁移晶界两侧晶粒内往往显示出不同的MnS粒子密度, 而晶界则倾向于向粒子密度较低的一侧迁移. 不同取向晶粒内的位错密度等因素会影响到析出粒子的密度, 高粒子密度的Goss取向晶粒易于长大.     

bcc结构的动态回复模型

材料在热变形过程中,一般要同时发生两个过程:一是由于滑移变形使位错密度增加,引起加工硬化;二是回复和再结晶过程引起软化.这两个相反过程的发展,其综合效果将受到形变温度、形变速率及形变量的影响.温度控制着自扩散速率,而自扩散速率又影响着回复-再结晶过程的进行.在回复过程中,位错密度的增减主要由形变速率和应变量来决定.     

区分岩心中大孔和微孔的核磁共振微成像方法

本文报道利用岩心中饱和流体的核磁共振(NMR)自旋密度(D)、纵向弛豫时间(T_1)加权、以及横向弛豫时间(T_2)加权三种微成像相结合区分储油岩石中的大孔和微孔的实验方法和结果.实验在Bruker MSL-400超导NMR谱仪微成像附件上完成,样品为用盐水饱和的天然岩心,其外形是直径13mm,长度28mm     

用遥感法测量钢建筑物应力的实验研究

我们在研究岩石的电磁辐射中,发现岩石的红外辐射和微波辐射随岩石应力状态变化而变化的物理现象,若这一物理现象在钢材料中也存在,那么对钢建筑物的应力及其分布有可能进行遥感测量,我们对钢材料进行了实验,得出了钢材料的红外辐射能量和微波辐射能量随钢材料应力状态变化而变化的实验结果,本文报道了这一新结果.     

高温退火对物理提纯多晶硅位错密度及其电学性能的影响

对纯度约为99.999%的物理提纯多晶硅片进行不同高温退火工艺热处理, 经机械抛光和表面刻蚀后再用扫描电子显微镜(SEM)观察硅片内部位错密度变化情况, 并通过WT2000少子寿命测试仪和双电四探针测试仪测试其少子寿命和电阻率变化情况. 结果表明, 在1100~1400℃之间退火6 h的情况下, 随着退火温度的升高, 物理提纯多晶硅片内部位错密度逐渐减小甚至消失, 然而硅片少子寿命和电阻率等电学性能不但没有随着位错密度的减小而提高, 反而呈现逐渐降低的趋势. 这一现象说明对于杂质含量高的低纯度物理提纯多晶硅片来说, 位错密度并不是影响材料对载流子复合性能高低的决定性因素, 高含量的杂质以及杂质在晶体内部造成的微缺陷(包括间隙态或替位态杂质以及纳米级杂质沉淀)才是决定其少子寿命等电学性能的主要因素.     

金在高温高压干体系下的实验研究及其迁移机理

金的活化、迁移和富集成矿是近年来研究的重点方向,有关金以络合离子的形式在热液中化学迁移的研究已趋于成熟,而对于元素在干体系高温高压下的物理迁移机制还缺乏较深入的研究。对于金矿来说,多数产在构造变形强烈的糜棱岩带中,了解金在动力作用下如何从岩石和矿物内部运移出来并进入热液,结合位错和加载应力,进行一定的实验研究和理论探讨具有一定的意义和价值。 二甲金矿产于韧性剪切带中,经预富集和再次活化、迁移而成矿,构造动力是成矿的关键。研究金从围岩和含金矿物中迁移出来,是解决整个成矿过程的重要环节。为此我们对含金的矿物和岩石,系统地进行了高温高压干体系下的实验研究,揭示了金的动力迁移机制。     

晶间湍型位错对多晶体硬化公式的推导

设想有一晶体,内部有均匀排列的晶间位错(其位错密度为D~(-(1/2)),D为位错间距)。已知单位面积的晶间能量为     

碳酸盐岩区的应力蚀裂作用研究

应力蚀裂作用(Stress corrosion cracking)的概念首先是由W.H.Bassett(1918)提出的,到70年代后,才由O.L.Anderson(1977)和R.Kerrich(1981)等人成功地运用这一理论来解释岩石破裂的微观机理。这种由应力和腐蚀溶液共同作用而引起的应力蚀裂破坏现象,在不同的岩石介质中就其表现形式和发育程度而言,都有着不同的特点。据野外观察,在沉积岩区较为发育,其中碳酸盐岩比碎屑岩尤为显著。本文试以岩溶广泛发育的贵州普定地     

用光纤研究地震

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的地球物理学家把一对插入地孔中的光纤粘接起来,希望能探测地球应力从而给出地震的早期预报。这种光纤传感器比起迄今所知的任何一种可比的地震传感器来灵敏度要高得多,而且设计简单,成本低廉。这种应力传感器靠探测在应变和未应变光纤中光传输的差别。一条传感光纤粘贴在岩石上;第二条平行光纤与岩石脱离,因而它不受应力。加应力于光纤即可改变其传输光线的路径。根据应变的程度,受应力光纤中的光比脱离岩石的光纤中的光传得更远些。当从两条光纤来的光束再会合时,它们     

α-Ti单晶中位错运动的一种特殊表象

近十多年来,高压电镜动态观察已成为研究位错运动的主要手段。晶体中位错运动的方向总是垂直于位错线本身,在大量动态观察中位错像通常也是沿着垂直或接近垂直于位错线的方向运动.而在α-Ti单晶的室温拉伸高压电镜动态观察中,我们除了看到上述情形外,还看到了位错像成组地运动,运动方向近乎平行于位错线方向。本文的目的,在于通过迹线分析     

关于构造作用力影响“静水压力”问题

“静水压力”,这里是指围限压力,即各向等正压应力,或球应力状态的一般概念,是地质过程中一个重要的力学因素.在地学领域,“地下某处上覆岩石的重力即是该处静水压力”似乎已成为一种观念,成为很多地学学科的基础理论内容之一.然而,从固体力学角度来看,这种观念是不严密的,特别是在中浅层地壳.     

偏压对金刚石膜成核过程的影响

金刚石膜与天然金刚石类似,具有许多优异的特性,可广泛用于机械、光学和电子等领域.目前已用各种CVD技术制备出了可供实际应用的金刚石膜.这些技术遇到的一个主要问题是怎样提高成核密度和质量.特别是在异质衬底材料(如Si)上如何控制核化密度和貌相,从而达到异质外延生长金刚石膜.为了实现这一目的人们采取了各种方法和措施,如在沉积膜前对Si衬底进行划痕或在金刚石粉末溶液中进行超声波处理;用化学腐蚀或沉积非晶碳过渡层等.最近研究发现,对衬底加负偏压可大大提高成核密度.在微波等离子体CVD法中对衬底加负偏压后,在不经任何处理的抛光Si片上金刚石成核密度达10~(10)cm~(-2).并且利用此方法已成功地在Si衬底上实现了异质外延或织构生长金刚石膜.然而至今对热灯丝CVD法沉积金刚石膜中加负偏压增强成核密度研究的还不多.本文对热灯丝CVD负偏压法增强成核问题进行了实验研究,并对其结果进行了讨论.热灯丝CVD法沉积金刚石膜装置同文献[3]中的一样,衬底材料是Si(100),首先对硅衬底分别在丙酮和乙醇中分别进行超声处理,然后在50%HF溶液中腐蚀2min,去除天然氧化硅,接着用去离子水冲洗数次,最后用甲醇超声处理烘干后放入反应室中抽真空以备实验.沉积条件为衬底温度850℃,灯丝温度2000～2400℃,甲烷浓度(CH     

类岩材料多裂隙体在单轴压缩下的数值模拟

应用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D)软件,考虑岩石的非均匀性,对含不同裂隙倾角和分布密度的试件在单轴压缩下的破坏模式进行研究,探索了不同裂隙倾角和分布密度对多裂隙类岩石材料断裂破坏模式的影响规律.数值分析与实验结果基本一致,试样破坏是一个由渐变到突变的过程,总体破坏过程可大致分为弹性变形阶段、裂纹萌生和稳定扩展阶段、裂纹不稳定扩展至失稳阶段3个阶段;声发射事件也可对应分为线性阶段、增长阶段、突变阶段3个阶段.对比不同试件组发现,含多预制裂隙体的裂纹贯通方式和整体破坏方式由裂隙倾角起主导影响作用;裂隙分布密度对裂隙体整体破坏形式的影响因裂隙倾角的差异而有所不同.     

位错心线性膨胀模型的正电子湮没特性

一、导言 Arponen等提出的位错模型(以下简称A-模型)相当好地和变形Al的正电子(e~+)湮没实验结果符合,但用空心柱孔模型(以下简称C-模型)也能够给出同样好的结果。这说明位错e~+湮没效应的主要贡献来源于位错中心区域,凡是主要考虑位错心的模型均能给出接近实验的结果。然而,C-模型描述位错心过于简化,例如它的离子密度分布在柱孔边界上发生突     

磁场促进位错发射和运动的TEM原位研究

退火纯铁试样在磁场中拉伸时,上屈服点消失而下屈服点下降。这就间接表明,磁场的存在能降低位错运动的阻力,促进位错的发射、增殖和运动。研究位错发射、增殖和运动最直接的方法是在透射电镜(TEM)中原位拉伸。但由于无法在TEM中外加高磁场,因而国内外一直无人利用TEM原位研究磁场对位错发射、增殖和运动的影响。我们设计了一个恒位移加载台,已用它原位研究了应力腐蚀过程中位错的发射、增殖和运动。利用这个加载台,可在TEM中原位研究磁场对位错发射、增殖和运动的影响。最初用高纯铁进行实验,发现磁场确实能促进位错发射和运动。但由于纯铁试样的TEM图片质量不高,故改用铁镍合金。本文将首先报道磁场对铁镍合金位错发射、增殖和运动的影响。     

海底深处岩石缝隙中发现大量细菌

正2020年4月,科学家在南太平洋海床下方的深层岩石缝隙中发现了一种古老细菌。因为细菌所在的岩石远离海底热液喷口,所以这些细菌不太可能来自海底热液喷口。科学家猜测这些细菌已经在岩石缝隙中繁衍了超过1亿年。让人惊讶的是这些细菌的密度     

用含氡量变化来预报地震

测量从大地深处来的氡——一种放射性气体含量的变化,对探查地壳的异常活动是行之有效的.这样的变化虽然不总是意味着该处将定有一次地震发生,但是却能事先给从事这方面研究者发出警报. 氡是由地壳岩石中,特别是花岗岩石中的铀衰变而来的.它既是放射性气体,又是一种不活泼的惰性气体.它往往和其同位素钍射气共存,后者是从天然存在的钍元素放射衰变而来的.氡气通过地     

透辉石的激光探针ICP质谱分析及其深部地质意义

第三纪汉诺坝玄武岩中含有大量的橄榄岩类捕虏体,通过激光探针ICP质谱对其组成矿物透辉石的分析,揭示了华北克拉通北缘岩石圈地幔的总体亏损特征和不均一性,指出岩石的部分熔融程度对透辉石的稀土元素组成特征的影响,提出复合捕虏体形成于上地幔内部的应力作用,而非后期地幔流体的交代作用。     

超高压岩石中矿物显微出溶结构研究进展、面临问题与挑战

造山带岩石中一些矿物显微出溶结构的深入研究, 不仅成为识别其赋存岩石是否经历超高压变质的标志之一, 而且在了解超高压岩石俯冲深度及其动力学演化过程等研究方面发挥着重要作用. 然而, 如何区分认定某些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”, 并准确解析这些显微结构的地质内涵是目前超高压研究亟待解决的科学难题之一. 从矿物出溶作用的基本概念出发, 依据前人关于超高压与超深地幔岩石中一些矿物出溶结构的研究成果, 本文强调应从出溶矿物精细的几何学特征以及出溶前后矿物之间化学成分是否一致两个方面的研究, 综合分析判别一些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”; 进一步强调提出解析矿物出溶结构能否作为超高压变质的标志及其指示的温压环境等地质内涵的关键, 是要加强对出溶母体矿物在高温高压条件下的晶体化学行为及其分解与变化规律的全面深入的了解; 同时提出: 把高温高压实验与天然岩石样品中的显微结构观察以及多种矿物微区分析测试手段有机结合, 深入开展对造山带岩石中发现的各种矿物的显微出溶结构的研究, 不仅对深化超高压变质作用以及大陆深俯冲研究提供重要信息和关键性的约束条件, 而且有望对陆壳深俯冲以及引发的壳幔交换作用等固体地球科学重要问题提供新认识.