钛合金中合金元素与位错交互作用与高温强化

通过计算机编程建立钛的→b=-1/3〈1 1 -2 0〉刃位错模型,用实空间的连分数方法计算合金元素以及稀土元素在完整晶体及位错区引起的总结构能、环境敏感镶嵌能以及各合金元素与钛的键级积分,讨论合金元素在位错区的偏聚及交互作用.计算结果表明,Al和Sn在位错扩张区偏聚,Mo,W等合金元素以及稀土元素易于在位错芯区偏聚,这些偏聚为第二相粒子析出提供了条件,从而阻碍位错运动,提高了Ti合金蠕变性能.Al与Ti的作用最强,固溶强化效果最好.稀土主要是通过细化晶粒,提高钛合金蠕变性能的.     

Fe中掺Ti刃型位错体系的电子结构研究

能量计算结果表明,在铁基刃型位错芯处掺入合金化元素Ti后,掺杂体系的结合能比纯刃型位错体系的结合能降低,这意味着置换型掺杂刃型位错体系具有相对的稳定性.杂质形成能计算预期Ti在位错芯区的偏聚倾向,反映了位错芯对杂质Ti的捕获效应.从原子间相互作用能计算和Mulliken轨道占据数的分析中发现掺杂体系中Ti原子与其近邻基体Fe原子间具有强相互作用及电荷转移,形成较强的电荷关联区.原子间键合力增强,将影响刃型位错在基体中的力学行为.考虑到掺Ti对位错芯区电子结构及能量的影响可得出结论:Fe中掺Ti的量子力学计算发现微量合金化元素Ti具有固溶强化效应,影响过渡金属的力学性质.     

位错和溶质原子交互作用的蒙特卡罗模拟

文章运用动态蒙特卡罗方法,模拟了二维条件下单个刃型位错和置换溶质原子间的相互作用.在假设位错始终静止的情况下,模拟得到位错中心形成密集的溶质气团,远离中心处形成弥散的溶质云层;动态结果反映,在低外加应力下位错受到溶质原子的有效钉扎,运动速度很小;高外加应力下位错运动几乎不受溶质原子的影响,速度较大;而在中间应力范围内,位错的运动状态具有歧义性,速度处于高低跳跃的状态.     

旋转圆柱中刃型位错偶极子的弹性平面解

分析了具有角速度和角加速度的旋转圆柱材料中的刃型位错偶极子．运用复变函数理论获得了应力场的精确解,推导出了作用于刃型位错偶极子的位错力表达式,并讨论了旋转圆盘角速度、角加速度和偶极子距离对位错力的影响．结果表明,旋转角加速度为负值时,存在一个位错偶极子的稳定平衡位置．     

金属Ta中刃型位错弛豫结构和能量的原子级模拟

采用改进分析型嵌入原子法(Modified Analytical Embedded Atom Method,MAEAM),结合分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟方法,从原子尺度对金属Ta中的a[100]刃型位错弛豫结构和能量进行了计算机模拟.结果表明,弛豫后的平衡结构具有C2v型群对称性;当径向距离R≥1.5b=4.953 9×10-8cm时,单位长度位错线应变能Es与ln(R/2b)成线性关系,由此确定的位错芯区半径rc=4.953 9×10-8cm,由线性拟合的截距确定的畸变能Ecore=1.574 5×108eV/cm.     

薄膜材料刃位错的求解

以弹性力学的平面应力模型求解了材料的刃位错,论证了此解可描述薄膜材料的位错。与体相的位错结果比较表明,薄膜材料的位错具有较低的应力和较低的弹性能。将本文的结果应用于位错引起薄膜熔化理论,得到了薄膜的熔点低于体相的熔点。将薄膜中存在位错情况与材料表面情况进行类比,得出材料表面的熔点也将低于体相的熔点。     

相场方法研究刃位错对第二相形核析出长大的影响

用扩散界面相场模型研究刃位错对第二相形核析出长大的影响,建立含刃位错应变能的自由能函数,对刃位错线附近的第二相形核析出长大过程进行研究和分析。新建立的自由能函数能有效地对刃位错线附近的第二相形核析出长大过程进行模拟。模拟结果与位错能理论及非均匀形核理论吻合得很好。     

一种基于面向对象模拟刃型位错运动图象及应力场的方法

位错是晶体中的一种线型缺陷,它在晶体中普遍存在,不仅影响着晶体的力学强度,而且对固体的许多物理性质均有重要影响.为了能形象地理解位错的基本性质,本文以刃型位错作为研究算例,通过编写Visual C++程序,成功地实现了对刃型位错原子动态图象及其应力场分量的计算机模拟,并详细阐述了程序设计原理和实现方法.本文的编程思想和通过定性及定量分析得出的结论对深入研究位错的特性提供了很好的参考思路.     

一维六方准晶中界面裂纹与位错的交互作用

应用复变函数的方法,研究了一维六方准晶双材料中单个圆弧形夹杂界面裂纹与基体中螺型位错之间的交互作用问题,求得了该问题的封闭形式解.当界面裂纹消失时,所得的退化结果与已有文献一致.导出了位错在圆外无限大区域中的任意位置时,界面裂纹尖端应力强度因子的表达式.数值结果表明,随着位错距离界面裂纹的位置越来越远,裂纹尖端应力强度因子的值越来越小;随着界面裂纹开口角度的增大,裂纹尖端应力强度因子的值先增大后减小.     

Electronic structure of edge dislocation of core-doped Ti in Fe

The electronic structure of an edge dislocation doped Ti lying in the (001) plane with Burgers Vector along [100] direction in body-centered cubic iron is investigated using the first principles discrete variational method (DVM) based on the density-functional theory. The binding energy, impurity formation energy, interatomic energy, Mulliken orbital populations and charge density difference are presented in this paper. By calculating the binding energy of the clean dislocation system and the Ti-doped system, it is found that the binding energy of Ti-doped dislocation system is lower than that of the clean dislocation system, which implies that the Ti-doped dislocation system is more stable than the clean dislocation system. The calculated result of the impurity formation energy predicts the trapping effect of dislocation core for Ti, which shows that Ti atom prefers to occupy the place at the dislocation core. The calculated results of the interatomic energy and the difference charge density of dislocation doped Ti system indicate that the stronger bonding formed between the Ti impurity and its neighbor Fe atoms will affect the mechanical property of edge dislocation. Considering the influence of Ti on the electronic structure and the energies, we can predict that the trace Ti in transition metal Fe with dislocation defect can give a significant contribution to the solid solution hardening effects and will influence the mechanical property of materials.     

γFe—N合金中N—Fe的交互作用

利用基于第一原理的离散变分法（DVM）计算了γFe-N合金的电子结构,分析了N-Fe间的交互作用。计算得到间隙N分别与周围不同近邻的4种Fe原子的平均键级,通过比较它们随点阵畸变化后发现,N-Fe（1）的键级大于另外3种键级,说明γFe-N合金中N与置换原子的交互作用主要集中在N与最近邻原子之间。并结合态密度、价轨的电子占据数和电子密度对其进行了综合分析。     

一维正方准晶平行于准周期方向的直位错及相互作用

研究一维正方准晶平行于准周期方向的直位错的平面弹性问题.在导出应力分量的复表示的基础上,利用广义复变方法,求解了一维正方准晶中两个平行的无限长直位错间的相互作用力问题,给出了相互作用力的解析表达式.     

河岸带的边缘结构特征与边缘效应

河岸带是一个典型的边缘区,根据河岸带纵向空间的镶嵌性、横向空间的过渡性、垂向空间的成层性以及时间分布的动态性等边缘结构特征,提出了河岸带边缘效应的概念.指出河岸带边缘效应是河岸带在结构、状态、行为和功能等方面具有明显的异质性和独特性,这种边缘效具有过渡性、动态变化涨落、易超承载运行等特点,并具体表现为地理边缘效应、生态边缘效应、缓冲边缘效应以及社会边缘效应等.     

结构参数关于中点为对称的杆、梁离散系统的半边结构

本文讨论了当其几何、物理参数以及两端支承方式关于跨度中点为对称时杆、梁离散系统所特有的振动特性,指出具有对称性的杆、梁离散系统可以分解为两种相应不同支承条件的半边结构。在此基础上可以提出并求解相应离散模型的频率反问题。     

奥氏体合金中溶质原子的晶界偏聚与晶界沉淀

用扫描电镜和透射电镜研究了晶界沉淀的形貌和化学组成,发现高温加热时生成富Ti 的厚片状晶界沉淀(MC);以后的低温加热时生成 Mo含量较高的薄片状晶界沉淀。不同冷却速度条件下的晶界沉淀(M_7C_3)的Cr 含量不同,加热后的冷却过程中,较低温度下析出的晶界沉淀(M_(23)C_6)中的Cr,Mn 含量较高。结果表明:溶质原子的错配度、点阵溶解度及沉淀温度对晶界沉淀产生影响。     

锌铝合金中稀土及杂质的晶界行为

用分子动力学方法获得了液态ZA27合金的原子集团,构造出ZA27合金α相与液相界面原子模型及α相大角度晶界模型.采用递归法计算了稀土及杂质元素在晶粒内、固液相界面及α相晶界处的环境敏感镶嵌能,分析了这些元素对晶界处铝、锌之间电子转移量的影响.从理论角度说明稀土、杂质元素在结晶时富集于固液相界前沿液体中,合金凝固后偏聚于晶界,并在晶界产生复杂的交互作用,进而影响合金的使用性能.