NiAl晶体中点缺陷的模拟

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,通过分子静态弛豫方法ＮｉＡｌ合金中各种点缺陷的形成能进行了模拟计算。结果表明,从点缺陷的形成能来看,在ＮｉＡｌ晶格中很难形成Ｎｉ反位置缺陷,而Ａｌ原子亚点阵位置总是被占据。当合金富Ｎｉ时,Ｎｉ占据Ａｌ位置形成Ａｌ的反位置缺陷;当合金富Ａｌ时,形成Ｎｉ空位。点缺陷周围原子的位移情况及双空位形成能与空位之间间距的关系的研究表明,随着两个空位之间距离的增大,其交互作用逐渐     

时效处理对Mg-4Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、静态浸泡及电化学测试手段研究了时效处理对高应变速率轧制Mg-4Zn合金板材微观组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:轧制态Mg-4Zn合金组织由细小均匀的动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为3μm,合金内部析出相分布不均匀,局部区域存在位错;预时效(70℃/10 h)处理后合金内部析出大量GPI区(长度3～10 nm,宽约2～3个原子间距)和球状GPII区(直径4～10 nm);70℃/10 h+160℃/2 h时效处理后合金内部位错密度显著降低且析出相分布更为均匀;Mg-4Zn合金在Hank's溶液中的腐蚀形式为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合;随着时效时间的延长,其耐腐蚀性能呈现先升高后降低的趋势.时效2 h时合金的耐蚀性达到最佳(平均腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,腐蚀膜厚约6.3μm,腐蚀电位为-1.41 V,腐蚀电流密度为11.8μA/cm2),可归因于时效后位错密度降低、析出相分布更为细小均匀.     

一种新型镍基合金相的析出规律

采用物相分析和透射电镜(TEM)方法研究了GH4199合金中不同温度长期时效处理条件下相的析出规律·结果表明,合金经长期时效处理后γ′相在700～800℃时析出比较充分,800℃以上开始回溶,γ′相在高温长期时效过程中的长大规律符合Ostwald理论,同时合金中有TCP相的析出·GH4199合金电子空位数为2 31到2 35,比镍基合金中μ相析出的临界电子空位数2 30略大,故当合金在高温下具有足够的热暴露时μ相会析出;合金的电子空位数虽不高于σ相析出的临界值,但由于γ′相的大量析出,造成合金基体中的Cr,Mo等形成σ相元素局部相对含量剧增,有可能导致σ相析出·     

Al-Mg-(Si)-(Sc)-(Zr)合金时效初期微结构演化的模拟研究

运用蒙特卡罗方法计算模拟了加入微合金元素Si,Sc和Zr的Al-Mg合金时效初期微结构的演化过程,分析了微结构演化过程中溶质原子偏聚的特征及其与空位的相互作用;对Si,Sc和Zi与空位复合体的尺寸及空位周围原子的概率分布进行讨论,揭示了空位作用的机理.     

空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近.     

电场对2E12铝合金时效微观组织和动力学的影响

通过示差扫描量热法(DSC)、透射电镜(TEM)和电阻率测量方法研究电场处理对2E12铝合金时效微观组织和时效动力学的影响.研究结果表明:预变形190℃时效5h处理的2E12铝合金样品时效过程中施加电场能使促进后续时效进程,使DSC曲线中S相析出放热峰的峰值温度降低15℃,最大相变速率增加75％,相变完成所需时间减少20％.施加电场能使铝空位形成能降低26％,增加铝空位的浓度,从而导致预变形2E12铝合金样品时效过程中在位错线上形核的S '相粒r体积分数和尺寸更大.这些粒子阻碍了基体内位错密度由于回复而降低的过程,使得样品在时效处理后保持较高密度的位错.位错与空位的共同影响使得后续时效过程中S相析出的速率加快.     

Al-Cu-(Si)-(Sc)-(Zr)合金时效初期微结构演化模拟分析

运用蒙特卡罗方法计算模拟加入微合金元素Si,Sc和Zr的Al-Cu合金时效初期微结构的演化过程,分析微结构演化过程中溶质原子偏聚的特征及其与空位的相互作用,讨论Si,Sc,Zi与空位复合体的尺寸及空位周围原子的概率分布。结果表明,Sc原子与空位之间存在较强的相互吸引作用,使得合金中空位的可动性降低,Cu原子赖以扩散的空位急剧减少,从而导致Cu原子簇丛聚程度大幅度降低;微量的Si使Al-Cu-（Si）合金中的空位明显减少,而且Sc与空位的强烈相互作用也使得空位团簇化加剧。     

高能氦粒子对N型磷掺杂硅半导体辐照效应的模拟研究

利用SRIM模拟软件对硅太阳能电池板的减反射膜和N型磷掺杂硅半导体进行了氦粒子辐照模拟实验,实验可知10Me V高能氦粒子对减反射膜几乎不会产生大的损伤,对减反射膜辐照损伤是长期的累积效应。高能氦粒子的辐照损伤主要集中在N型磷掺杂硅半导体内部,这种内部损伤是个短期内快速累积效应。每个辐照氦粒子会在硅半导体材料内部把自身的能量释放出来,导致硅半导体材料内部发生离化现象,造成损伤,这种损伤包括原子离位、原子反冲、原子替换、空位的形成等,会产生平均空位率为394个空位,产生的粒子平均离位率为427个离位原子,会导致大量原子发生级联碰撞。     

含空位晶体的衍射动力学

空位会对材料相变、晶体生长、原子扩散等结构演变过程产生重要影响,并对材料的物理、力学性能产生重要影响,但是如何对空位进行表征,从而捕捉材料内部的空位并直接观察其形态特点一直很困难.笔者用散射矩阵法研究了含空位晶体的衍射强度,把空位考虑成刚体球,并且引入"真空体"去反映空位对晶体的衍射影响,计算了晶体的衍射强度随空位位置的变化,并对一些影响因素进行了讨论.     

Cr在Fe-Cr合金中扩散过程的原子尺度模拟研究

该文通过计算机模拟方法研究Cr在Fe-Cr合金中的扩散。用2BM(two band model)势函数模型计算了Fe的空位形成能以及Fe-Cr合金中Cr与空位V之间的结合能、空位迁移能。按照固体中杂质扩散的五频率模型,结合纯铁的分子动力学模拟,计算了合金中Cr原子的扩散系数。此外,在不同的温度和空位浓度条件下,对Fe-1%Cr合金直接进行了分子动力学模拟计算,获得了合金中Cr原子的扩散系数,结果与五频率模型计算结果较为一致。     

Solute atom migration in GH4169 superalloy under electrostatic fields

Electric field treatment (EFT) was applied on GH4169 alloy during aging at 500–800℃ to investigate the microstructure and property variation of the alloy under the action of EFT. The results demonstrate that the short-distance diffusion of Al, Ti, and Nb atoms can be accelerated by EFT, which results in the coarsening of γ′ and γ″ phases. Meanwhile, lattice distortion can be caused by the segregation of Fe and Cr atoms, owing to the vacancy flows migrating toward the charged surfaces of the alloy. Therefore, the alloy is hardened by the application of EFT, even if the strength of the alloy is partly reduced, which is caused by precipitation coarsening.     

Coarsening behavior of γ′ and γ″ phases in GH4169 superalloy by electric field treatment

The coarsening behaviors of γ′ and γ″ phases in GH4169 alloy aged at 1023 and 1073 K with electric field treatment (EFT) were investigated by transmission electron microscopy (TEM) and positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS). It is demonstrated that precipitation coarsening occurs, and the growth activation energies of γ′ and γ″ phases can be decreased to 115.6 and 198.1 kJ·mol?1, respectively, by applying the electric field. The formation of a large number of vacancies in the matrix is induced by EFT. Due to the occurrence of vacancy migration, the diffusion coefficients of Al and Nb atoms are increased to be 1.6–5.0 times larger than those without EFT at 1023 or 1073 K. Furthermore, the formation of vacancy clusters is promoted by EFT, and the increase in strain energy for the coarsening of γ′ and γ″ phases can be counterbalanced by the formation of vacancy clusters.     

高锰系奥氏体热作模具钢时效过程中的内耗研究

研究了高锰系奥氏体热作模具（SDHA）钢时效过程中的内耗特性，并结合JMA方程分析了其时效动力学过程.结果表明，在时效过程中，SDHA钢在高温区域的内耗峰高度较其固溶态时有所降低，且峰宽变窄.这是由于时效过程中固溶于奥氏体间隙中的C发生了重新分配而使基体合金成分降低的缘故.在720 °C等温阶段，SDHA钢内耗随保温时间的增加而增大；而在550 °C等温过程中，其内耗随等温时间增加而降低.在低温时效初期，SDHA钢的间隙原子主要从奥氏体基体向界面及缺陷处扩散聚集；而在高温时效过程中，间隙C与奥氏体基体中固溶合金原子形成碳化物，并以缺陷处为核心而形核长大.     

新稀土金属间化合物晶体结构及高温晶格热膨胀性能研究

[目的]研究稀土-过渡族金属合金体系中的新稀土金属间化合物,挖掘稀土合金与化合物的新应用。[方法]利用扫描电子显微镜和能谱仪分析合金样品及其组成物相的成分,采用X射线粉末衍射技术研究和测定新金属间化合物的晶体结构及高温晶格热膨胀性能,并对所研究的新金属间化合物的高温热膨胀性能进行总结分析。[结果]不同的合金元素可以形成结构类型相同的晶体结构,得到了部分新金属间化合物的晶格热膨胀系数,这些新稀土金属间化合物的平均晶格热膨胀系数在10~(-6)到10~(-5)数量级之间,它们的平均单胞体积热膨胀系数也在同一数量级。[结论]化学性质相近的合金元素可以相互替代形成同构型金属间化合物。利用X射线粉末衍射同构法可测定新化合物的晶体结构,该法适用于解析二元、三元乃至多元新化合物的晶体结构。所研究的新稀土金属间化合物的热膨胀系数分别满足其各自所属晶系的热膨胀关系。     

GH720Li合金长期时效过程中γ'相演变规律

研究GH720Li合金经标准热处理(1105℃,4 h→油冷﹢650℃,24 h→空冷﹢760℃,16 h→空冷)后分别在720℃时效0~5000 h和800℃时效0~1000 h后γ'强化相的演变规律. 合金在720℃,5000 h时效后一次γ'相的尺寸、形态以及数量基本不发生变化;在720℃,200 h时效后,二次γ'相发生明显粗化;500 h后出现不均匀长大. 相应地,500 h前硬度下降速率大, 500 h后趋于平稳. 在800℃,500 h时效后,一次γ'相发生粗化;800℃,100 h时效后,二次γ'相发生明显粗化且不均匀长大. 500 h前硬度下降斜率很大,500 h后硬度仍有明显下降趋势. 720℃及800℃时二次γ'相粗化行为是以扩散控制的粗化机制为主导. γ'相平均半径与时效时间满足立方根关系,符合L-S-W ( Lifshiz-Slyozov-Wanger)理论.     

过烧功能瓷中气孔形成机理的探讨

瓷件在过高的烧成温度下易形成大量气孔,使瓷件的致密性降低,性能变劣。过烧的原因,一般认为是到了烧结的最高温度时保温时间过长,或烧成温度偏高。作者认为过烧气孔的形成原因,除了晶界的快速运动把气态杂质陷入晶体内部形成气孔外,还由于存在着肖特基缺陷而在晶体内缔聚形成气孔。     

高铌高磷GH4169 C和GH4169合金的组织稳定性

为研究高铌高磷GH4169C高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性,通过场发射扫描电镜和数显布氏硬度计对GH4169和GH4169C两合金分别经600、650、704及720℃时效30~10000 h的显微组织和硬度变化进行对比分析。结果表明：在服役温度(650℃)范围内长期时效,GH4169合金和GH4169C合金均表现优异的稳定性;在服役温度以上长期时效, GH4169合金和GH4169C合金稳定性较差,短时间内,合金组织就出现失稳。对比而言,704℃时GH4169C合金组织稳定性较GH4169合金高,而720℃时GH4169C合金组织稳定性劣于GH4169合金。分析认为,GH4169C合金由于提高Nb含量和P含量使的γ＇相稳定性增加,得以在服役温度以上(704℃)表现比GH4169合金更为优异的组织稳定性,但Nb含量的提高也引起啄相含量的增加,导致组织稳定性下降。在超高温(720℃)下,GH4169C 合金稳定性劣于 GH4169合金。由此推知,相比GH4169合金,改型GH4169C合金在使用温度上有所提高,但提高有限,在超高温下,其稳定性反而降低。     

Built-in electric field influence on impurity-free vacancy disordering of InGaAs/InP quantum well structure

Built-in electric field may enhance or retard the impurity-free vacancy disordering (IFVD) during rapid thermal annealing (RTP) by imposing a drift on charged point defects. Built-in electric field is at the interface between dielectric layer and top layer of the structure. Subsequent rapid thermal annealing leads to different intermixing results due to different field directions on InP cap layers in different doping types. Experimental results also show different influences of the built-in field on the two...