金属多晶体晶粒长大时晶界的迁移行为

为克服传统三维多晶体晶粒正常长大基本理论的缺陷,以棱边或角隅迁移带动晶界迁移的方式推导出了新的晶粒长大关系式.以凯尔文十四面体为晶粒的基本形状,分析了多晶体晶粒长大时棱边及角隅密度的变化规律及其对晶粒长大速度和迁移激活焓的影响.以实验Fe-3%Si合金为例,用新关系式对其晶粒长大过程进行了模拟计算.结果显示,棱边或角隅迁移带动晶界迁移所反映出的规律,尤其是角隅迁移,更接近真实晶粒的长大过程,传统关系式中的缺陷得到明显改进,所推算激活焓的变化趋势也与实际观察相符.新关系式尚未能考虑金属三维多晶体中第二相粒子及溶质原子的作用,因此与实际观察结果尚存差异,有待进一步完善.     

微米、亚微米与纳米超细晶粒钢的研究进展

晶粒尺寸＜10μm的超细晶粒钢具有高强度和优异的韧性从而成为先进结构材料的研发热点之一.本文介绍了国内外微米级、亚微米级和纳米级超细晶粒钢研究的最新进展,并从工业应用角度简要分析了制约超细晶粒钢应用的组织稳定性和塑性稳定性等问题.指出,对现有制备方法的改进和完善以及更先进工艺的创新,是未来超细晶粒钢研究的关键内容.     

基于优势点检测的晶粒轮廓非均匀B样条逼近

进行复合材料三维重构的一个重要步骤是获取晶粒轮廓简洁的、光顺的数学表达. 在利用小波变换技术和Level set技术得到陶瓷复合材料晶粒闭合边缘的基础上, 根据晶粒轮廓的特点, 研究了其特征型值点的合理提取方法: 提取晶粒轮廓上高曲率的点作为候选点, 利用自适应弯曲度来确定曲线上每个点的支撑区间, 计算评价曲率, 依据评价曲率和最大采样间隔确定合理的优势点. 采用周期非均匀3次B样条曲线逼近的方法, 得到控制误差条件下最简洁的晶粒轮廓曲线. 根据所传递的候选节点矢量, 采用柔性间距选择, 获取序列轮廓的共同的节点矢量, 采用蒙皮技术获得陶瓷复合材料晶粒的3次B样条曲面模型.     

水热法制备陶瓷粉体中的聚集生长

通过水热陶瓷粉体制备实验和粉体检测表征，对水热条件下粉体晶粒的生长过程作了深入的研究，提出了水热体系中存在聚集生长。水热条件下晶粒的聚集生长有２种类型。第１类聚集生长是物料从尺寸晶粒向大尺寸大晶粒输运的重结晶过程；第２类聚集生长则是通过小晶粒聚集，由于彼此某些显露的晶面结构相容进而在一定条件下实现配向生长的过程。２类聚集生长的热力学驱动力都是由于晶粒平均粒度的增在降低了体系总的表面自由能。晶粒稳定     

氧化锌晶粒生长基元与生长形态的形成机理

从负离子配位多面体生长基元模型出发，建立了氧化锌晶体生长基元数学模型。报道了ＺｎＯ晶粒水热制备实验以及晶粒生长基元稳定能计算的结果。     

细晶粒BaTiO3陶瓷的烧结和介电性能研究

采用放电等离子烧结新技术。在９００℃的温度下烧结到得到平均晶粒１７０ｎｍ的致密ＢａＴｉＯ３陶瓷，对样品介电性能的测量发现材料的介电常数随晶粒尺寸的减小而降低，同时介电温度谱出现相变用现象。从晶界面和晶粒相结构两方面分析了导致这一现象的原因。     

氧化物陶瓷高速超塑性研究进展

氧化物陶瓷具有优异的性能和广阔的应用前景.由于陶瓷的本征脆性,超塑性成形是陶瓷塑性加工的首选途径.但应变速率较低是制约氧化物陶瓷超塑性加工进一步应用的主要因素.本文综述了氧化物陶瓷高应变速率超塑性的最新研究进展,围绕影响超塑性变形的主要因素,如晶粒尺寸、晶粒长大、晶界扩散、化学键结构、晶界形态及空洞的形核与长大等,综述了提高超塑性应变速率的方法途径,并分析其变形行为及影响机制.     

水热法制备氧化锌纤维及纳米粉体

介绍了一种新的水热合成技术－－水热盐溶液卸压技术，并由此技术制得了晶粒粒度仅为５ｎｍ的ＺｎＯ粉体和长径比为１６：１的ＺｎＯ纤维，着重研究了在水热条件下制得的ＺｎＯ粉体的晶粒粒度变化以及ＺｎＯ纤维形成的主要原因，提出了由水热法制备粉体时成核速度是影响晶粒度的主要原因，即成核速度越快，制得的粉体的晶粒粒度越小，纤维的形成与水热反应过程在卸压条件下进行有关；与卸压前粉体的结晶程度有关。     

小变形冷轧高纯镍三叉晶界退火行为原位研究

采用电子背散射衍射技术研究了厚度减缩量为5%小变形冷轧高纯镍三叉晶界在800℃的退火行为.结果表明:退火初期,在某些三叉晶界处、尤其是至少包含两条一般大角度晶界的三叉晶界处产生了再结晶晶核,这些晶核均与基体成1 1 1/60°取向差关系,关联界面均为非共格Σ3晶界;在进一步退火过程中,这些晶核中的大部分被其他快速长大的晶粒所吞并,此类晶粒是样品中的原有晶粒,它们通过形变诱发晶界迁移的方式快速长大,并在长大过程中激发出大量Σ3n(n=1,2,3…)等重位点阵晶界.分析认为,退火初期,小变形高纯镍三叉晶界处产生与基体成非共格Σ3界面关系的晶核只是起到了释放该处应变集中的作用,对进一步退火过程中晶界特征分布的演化没有本质影响.     

高温变形过程中的动态再结晶类型识别

通过分析高温变形过程中伴随再结晶晶粒长大的内部位错密度变化,判别不同变形条件下动态再结晶过程的进行形式,研究动态再结晶形式对变形参数的依赖规律,发现：低温大应变速率下,高温变形过程中的再结晶形式以连续性动态再结晶为主;高温低应变速率下,以周期性动态再结晶为主.根据动态再结晶软化与加工硬化平衡,得到反映稳态流动时钛合金流动应力对变形参数的响应,建立具有实际物理意义描述钛合金稳态流动本构关系的Arrhenius型方程.通过热模拟压缩实验得到800~900℃,0.0005~10 s-1条件下的TC18钛合金高温变形流动应力应变曲线,验证动态再结晶形式的判据模型,并通过DMM耗散效率分布图分析模型的适用性.通过显微组织分析,研究不同变形参数下的高温变形过程中,不同动态再结晶形式对应的再结晶晶粒粗化/细化的特点.通过各变形条件下真应变？=0.8时的稳态应力验证得到的本构模型,并分析应变速率敏感系数的变化规律.     

微量V元素对5083铝合金薄板超塑性的影响

采用高温拉伸实验并结合金相分析的方法,研究了微量V元素对5083铝合金超塑性影响.结果表明,微量V可以使5083合金中变形后的纤维组织更加细小均匀,抑制合金再结晶过程晶粒的长大,进而提高5083铝合金的超塑性.传统5083铝合金与加入微量V,5083铝合金轧制板材经500°C一定时间的热处理后,再结晶晶粒尺寸分别为10和20m,5083合金板材505°C～515°C下的延伸率由208%提高到254%.     

铝氢氧化物和氧化物晶粒的热液法制备及其形成机理

研究了热液条件下铝氢氧化物和氧化物晶粒的物相,生长形态与反应条件的关系,并以负离子配伍多面体生长基元模型为基础,通过生长基元稳定能计算,研究了这类晶体的形成过程。     

高纯铝再结晶晶界面的择尤取向

相比于传统的晶体择尤取向（晶体织构,简称织构）,晶界面择尤取向是一个新的科学问题.系统地研究晶界面择尤取向的形成规律和演化机制对合理调控显微组织结构以显著改善材料的各种使用性能具有非常重要的科学意义和应用价值.本文利用基于体视学原理和电子背散射衍射技术的晶界特征分布五参数表征分析方法,研究了冷轧变形高纯铝（99.99%）再结晶晶界面的择尤取向问题.结果表明,在再结晶及晶粒长大过程中,晶界面择尤取向由最初的{2 2 3}晶面转变为{1 1 1}晶面,最后取向在{1 0 0}晶面上.分析指出,冷轧变形高纯铝再结晶组织中,小角度晶界（取向差介于2°~15°）是其晶界构成的主体部分;在晶粒长大过程中,晶体织构由{1 1 0}〈1 1 2〉黄铜织构为主转变为以{0 1 1}〈1 0 0〉高斯织构和{0 2 3}〈1 0 0〉织构共存为主,受晶面能和晶体织构的影响,小角度晶界一般择尤取向于可形成能量较低的倾侧型小角度晶界所对应的晶面上.这是导致高纯铝再结晶晶界面择尤取向随晶粒长大而发生上述规律性变化的主要原因.     

钛合金高温塑性变形时的内变量微观组织模型

研究分析合金高温塑性变形时微观组织演变机理的基础上,以位错密度变化率为内变量建立了合金高温塑性变形时的晶粒尺寸模型和位错密度模型．在Ti60合金的应用中表明,样本数据的平均相对误差为9．47％,非样本数据的平均相对误差为13．01％．     

微波快速烧结对弛豫铁电陶瓷显微结构与性能的改善

研究了 2 45GHz多模腔微波烧结系统对组成为xPb(Mg1/3 Nb2 /3 )O3 yPb(Zn1/3 Nb2 /3 )O3 zPbTiO3 的弛豫铁电陶瓷快速均匀烧结过程 .与常规烧结相比 ,微波烧结可显著提高致密化速率 .同时细化晶粒、晶界 ,改善材料显微结构 ,从而大幅度提高材料的击穿场强和断裂强度 ,并达到与常规烧结相近的介电常数 .研究结果表明对于弛豫铁电陶瓷微波烧结比其他陶瓷材料更有利于显微结构和性能改善     

共晶Co79.5Sn20.5合金的液态结构及其液固相关性

利用高温液态X射线衍射仪研究了共晶Co79.5Sn20.5合金熔体的液态结构. 研究表明, 对Co79.5Sn20.5合金熔体而言, 从1350℃至1150℃的温度范围内, 组成该熔体的原子团簇结构稳定, 熔体有序度随着温度降低有所提高. 同时利用“纳米晶粒模型”研究了该合金的液固相关性, 指出该合金熔体是由b Co3Sn2原子团簇和b Co原子团簇2种短程有序结构组成, 其液态结构和固态结构具有很好的一致性.     

水热反应条件二氧化锆同质变体的形成

直接选用氧氯化锆水溶液为前驱物,经水热反应得到粒度小且分布窄的单斜相二氧化锆晶粒. 但是,无论直接选用锆盐水溶液中加碱液得到的胶状沉淀为前驱物,还是将得到的沉淀进行分离、清洗及干燥后作为前驱物,水热反应产物都是单斜相和四方相变体的混合物. 随着介质pH值的增大,产物中四方相变体的含量、晶粒生长形态及粒度均发生变化. 水热条件下晶粒的形成分为“均匀溶液饱和析出机制”、“溶解_结晶机制”和“原位结晶机制”3种类型. 水热反应条件（如前驱物形式、介质的酸碱度等）的改变,使得晶粒的形成依据不同的机制进行. 这是产物物相、晶粒生长形态和粒度发生变化的原因.     

水热条件下晶粒的聚集生长(Ⅱ): 氧化亚铜晶粒生长形态及其稳定能计算

报道了水热法制备氧化亚铜晶粒的实验结果. 大部分晶粒呈长柱状, 间有长柱状晶粒沿某些特定方向联生而成的晶粒, 包括6个线度基本等长的柱状晶粒沿3个相互垂直的方向联生而成的晶粒, 锥面在柱体顶端显露. 这表明在晶粒的形成过程中, 发生了由于某些显露的晶面之间结构相容而使得晶粒取向连生为主要内涵的第2类聚集生长. 从氧化亚铜晶体结构出发, 选定了其生长基元的基本结构单元, 通过各类基元稳定能的计算, 确定正方柱状和三轴生长基元为有利生长基元. 第1类聚集生长在水热条件下晶粒生长过程普遍存在, 但是, 并不是所有的晶粒都能在水热条件下发生第2类聚集生长. 晶粒是否可发生第2类聚集生长取决于其自身的结构.     

晶种诱导长柱状晶生长规律与高韧性氧化铝陶瓷材料

研究了晶种引入和烧结方式对氧化铝长柱状晶粒生长和氧化铝陶瓷断裂韧性的影响. 实验以氢氧化铝为初始原料, 通过湿法球磨把高纯氧化铝磨球的磨屑作为晶种引入到氢氧化铝粉料中, 使氢氧化铝粉在较低温度锻烧转相为α相氧化铝. 研究发现这种转相后的α相氧化铝粉(含有晶种)经热压烧结可获得长柱状晶显微结构, 并且Al₂O₃晶粒形貌随晶种的引入量的不同而发生变化, 而无压烧结Al₂O₃晶粒主要呈等轴状. 具有长柱状α-Al₂O₃晶粒的微观结构可显著提高氧化铝材料的断裂韧性. 在40 MPa热压烧结(1600℃×2 h)的试样, 断裂韧性达到7.10 MPa·m^1/2, 比普通的氧化铝陶瓷断裂韧性提高1倍, 并且抗弯强度也高达630 MPa.     

纳米晶体钒热稳定性的分子动力学模拟

用分子动力学技术, 结合分析型嵌入原子方法模拟计算了平均晶粒尺寸为2.86~7.50 nm的纳米晶体钒的微观结构及其热稳定性. 用原子键对分析技术区分了晶粒与晶界原子, 发现晶界原子所占的比例随晶粒尺寸的减小明显提高, 晶体中原子的平均能量要较普通单晶的高. 从原子平均势能、晶界原子比率以及径向分布函数随温度的变化关系得出纳米晶体钒的热稳定温度, 发现随晶粒尺寸的减小纳米晶体钒的热稳定温度明显降低. 最后还讨论了引起这种热稳定温度降低的原因.