室温下单晶硅显微压痕表面位错组态的TEM观察

采用透射电镜 (TEM )定位观察了室温单晶硅显微压痕表面的微观信息 .发现了为数不少的位错圈、堆垛层错、扩展位错及压杆位错、位错偶等多种组态 .尽管产生的原因各异 ,但均为最终的低能稳定组态 .位错的存在和运动表明常温下单晶硅的压痕缺口附近产生塑性变形 .     

金属镁非共面位错相互作用强度的位错动力学模拟

采用位错动力学方法模拟金属镁在塑性变形过程中的基面、柱面及一阶锥面位错非共面相互作用,利用扩展Taylor硬化方程计算潜硬化系数,探讨位错相互作用强度及其影响因素。研究结果表明,位错相互作用强度随滑移机制以及主滑移系与林滑移系的交换而变化,表现出显著的各向异性和非对称性。共线基面/柱面相互作用最强,非共线柱面/基面相互作用最弱,相应的潜硬化系数分别为0.43和0.11。共线相互作用下主位错长度由于位错湮灭明显比非共线相互作用下的小,非共线作用下则形成大量位错交结或交叉态位错。虽然共线相互作用总体上略强于非共线作用,但特定主位错-林位错相互作用对的共线与非共线作用相对强弱随非共线作用下形成的交结性质而变化。当非共线相互作用形成固着交结或交叉态时,非共线作用强度高于共线作用强度,而当形成的交结为可动交结时则弱于共线作用强度。充分考虑位错可动性及摩擦阻力的差异是有效预测位错相互作用强度及其各向异性的重要前提。     

Si晶体中60°位错与空位缺陷相互作用的分子动力学研究

为了研究晶格常数不匹配的异质结结构(Si1-xGex/Si)在生长过程中低温缓冲层内的位错运动特性,在Si晶体中建立了60°位错偶极子,以及相对于位错不同空间位置的5种六边形环状空位缺陷模型.基于分子动力学理论,并通过Parrinello-Rahman方法施加剪应力使位错运动,研究了不同空间位置空位缺陷对于60°位错运动的影响,发现各种类型的空位缺陷均会阻碍位错运动,导致位错线弯曲,而位错远离空位缺陷的部分在交会过程中出现了先加速、后减速的现象.模拟结果表明:使位错不被钉扎住的临界外加剪应力随着温度的上升而减小,在上述模型中当温度达到300K以上就稳定于0.6 GPa附近,小于SiGe体系中的失配应力,说明空位缺陷不会成为60°位错的钉扎点,仅会对其运动产生迟滞.     

高温应变下的晶界位错结构组态演化的晶体相场模拟

【目的】研究高温下晶体的晶界位错结构组态演化。【方法】采用晶体相场(PFC)方法模拟高温条件下小角对称倾侧晶界结构,研究施加x轴方向拉应变和y轴方向压应变作用下晶体的晶界位错的迁移、增殖和湮没。【结果】在施加应变的作用下,晶界位错迁移出晶界向晶粒内部移动,在位错增殖和湮没的过程中发生位错反应。【结论】位错增殖的本质是产生了分布于晶界两侧的对称位置数量相等且Burgers矢量总和为0的多组位错对。在晶界处新增殖的位错对,其左侧和右侧位错对的Burgers矢量之和分别不为0且方向相反。在位错增殖和湮没的过程中,样品的总Burgers矢量是守恒的,总是等于初始晶界处的位错组A的Burgers矢量。     

γ-TiAl单晶纳米杆拉伸变形的分子动力学研究

室温(300 K)情况下,利用分子动力学方法对γ-TiAl单晶纳米杆的拉伸变形过程进行了模拟研究,得到了应力应变曲线,并对其变形机理进行了分析,结果表明,γ-TiAl单晶纳米杆在室温下的形变机制为1/2[-1-10]普通位错及孪生,且首先发生1/6[-1-12]的孪生形变,随后通过部分位错1/6[-2-1-1]和1/6[-1-21]的反应形成1/2[-1-10]普通位错.     

晶体相场法研究小角晶界<100>位错芯的扩展演化

位错扩展对材料的性能有重要影响。本文应用晶体相场（PFC）法模拟体心立方（BCC）晶体的双晶晶界在施加双轴应变下，晶界的<100>位错芯的扩展现象。研究发现，晶界的■位错芯区域出现空位，从而给位错芯的扩展提供了条件。研究表明：随着应变量的增加，<100>位错发生分解反应，位错芯从单个刃位错分解成两个混合位错，然后，两个相邻的位错芯扩展成一个整体。这个大位错芯里包括4个柏氏矢量不同的1/2<111>位错，晶界的<100>位错的分解反应与这个1/2<111>位错相关，应变场分析表明<100>位错芯扩展时出现应变集中。     

加载速率对位错发射、层错宽度及位错速度影响

应用分子动力学方法研究了Ｃｕ和Ａｌ单晶在Ⅱ型加载条件下，加载速率对位错发射、层错宽度Ｗ及位错速度Ｖｄ的影响。结果表明，加载速率对Ｗ和Ｖｄ有显著影响。随着加载速率的增大，层错宽度减小，位错速度增大。当加载速率达到某一临界值时，能量不仅以发射位错的形式释放，而且形成孪晶，以降低体系的能量。     

12Cr1MoV耐热钢高温加热过程中位错组态的TEM研究

用透射电子显微镜(TEM)对12Cr1MoV珠光体耐热钢的位错组态和其他细节进行了观察和分析.结果表明,在12Cr1MoV正火后的高温回火和高温长时间加热过程中,12Cr1MoV中的相变位错首先发生部分回复,接着出现了位错胞结构,随后位错密度大大降低.最终,12Cr1MoV钢在高温时效后形成了低密度的线状位错组态,构成了比较稳定的位错网络.以上这些微结构变化伴随着材料力学性能的退化.     

碳化硅晶须增强铝基复合材料强化行为的研究

利用X射线衍射技术,Instron电子拉伸机和透射电子显微镜,本文对退火后SiCw/p-Al SiCw/6061Al复合材料位错密度和屈服强度进行了研究,结果表明,经过退火后的SiCw/p-Al复合材料基体位错密度随加热温度升高而下降,但微屈服强度,屈服强度增加,而SiCw/6061Al复合材料基体位错密度在250度保温时略高,且其屈服强度变化趋势与位错密度变化趋势一致。     

金属塑性变形中的位错动力学模型

对金属塑性变形的微观机制进行了详细研究。首次以非平衡不可逆过程热力学为基础,利用位错连续分布理论和协同学原理,建立了可以描述位错密度在塑性变形中随时间和空间连续变化的动力学模型。利用该模型着重阐述了位错胞的产生和发展,从理论上得到了位错胞尺寸与平均位错密度之间的定量关系式,与常用的经验关系式不仅定性相同,而且定量上也是一致的。     

剪切应力下扩展位错穿越孔洞和夹杂相的相场模拟

利用结合了相场微弹性理论和位错派纳模型的相场方法,数值模拟研究了面心立方晶体铝和铜中剪切应力下扩展位错穿越孔洞和夹杂相的过程.相场微弹性理论用来计算位错和孔洞/夹杂相之间的长程弹性相互作用,派纳模型中采用一维晶体能函数描述扩展位错结构,Ginzburg-Landau动力学方程描述位错滑移的过程.模拟结果显示位错接近孔洞时,位错先被吸引到孔洞边缘而后被钉扎最后脱离孔洞;而当位错接近夹杂相时,位错先被夹杂相弯曲而后绕过夹杂相并产生位错环.研究发现层错能比较小的情况下扩展位错接近孔洞/夹杂相时会发生层错收窄,而绕过孔洞/夹杂相时会出现领先不全位错先穿越、滞后不全位错后穿越并伴随局部层错展宽的现象.该模拟结果不仅与前人原子层次模拟结果一致,而且进一步在更长的时间尺度下揭示了应力幅值、层错能参数对扩展位错穿越孔洞/夹杂相动力学过程的影响.     

低位错密度的XRD无损表征研究

当半导体材料中位错密度大于107cm-2,难以用传统的腐蚀法进行测量时,可以利用高分辨X射线衍射(XRD)峰的半高宽估算材料中位错密度.该文利用该方法研究了位错密度小于107cm-2时是否适用的问题.结果表明,材料中位错密度较低(5.3×105cm-2)时,利用XRD测得的位错密度值与实际值存在3个数量级的偏差.分析认为,当晶体中位错密度较低时,参与衍射的晶面就越多,衍射峰就越窄,当位错加宽值与仪器精度接近时,就会产生较大偏差.因此在低密度位错时,利用XRD方法测量材料中位错密度时容易产生较大偏差.     

Si晶体中螺位错滑移特性的分子动力学

在保持Si晶体模型完全周期性的边界条件下, 采用位错偶极子模型在其内部建立一对螺位错. 通过Parrinello-Rahman方法对模型施加剪应力, 并应用分子动力学计算位错运动速度及交滑移的发生与外加剪应力间的关系. 在此基础上进一步研究晶体内的空位缺陷对螺位错运动的影响. 结果表明, 在位错滑移面上的六边形环状空位聚集体可加速螺位错的运动, 并且螺位错能通过交滑移跨越该空位缺陷, 避免产生钉扎现象. 揭示了低温层中大量存在的空位缺陷是降低位错密度的原因.      

GaP：N LPE半导体材料位错密度和位错坑形态分析

利用扫描电子显微镜研究ＧａＰ：Ｎ ＬＰＥ材料中位错密度和发光的关系及位错坑形态，结果发现：样品经外延后，外延层的位错密度比衬底的位错密度有不同程度的下降，因样品各异，下降幅度为３７％￣８３％；外延层的位错密度越低，样品的发光越好。位错坑的形态有正六棱锥形，不等边六棱锥形和正三棱锥形３种形状，随着腐蚀过程进行，正六棱锥形坑渐渐演变为正三棱锥形坑。     

高温预熔化晶界位错的结构组态转变的探究

晶体材料的性能受其内部晶界特性的影响。在高温下,晶体材料在晶界上易发生预熔化。本研究采用晶体相场(PFC)方法模拟高温二维六角晶体的晶界预熔化区在双轴加载作用下的结构演化情况。结果显示,晶界位错会发生配对,形成具有对称结构的位错团,一对位错上下排列,另一对位错左右排列,构成4个位错的组合。随着施加的应变增大,晶界位错预熔化区域横向扩展,其形状最初为棒状,逐渐转化为六边形,再转变成“V”形,最后又收缩为六边形。晶界预熔化区的形状变化伴随着内部位错结构的转变,从而发生位错芯扩展,原来上下配对的位错转变为并行排列的位错,左右排列的位错发生扩展滑移,并在左右两端萌生出一对新的位错。当预熔化区域扩展达到横向最宽时,该区域发射一对位错,随后预熔化区域开始收缩,最后又恢复到初始的形状。上述结果表明,位错结构的组态转变对晶体材料的高温变形机制能产生强烈的影响。     

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．     

塑性变形中的位错动力学研究

文章采用三维离散位错动力学方法对不同外力和温度条件下的位错运动行为进行了研究,分析了位错数目及平均速度随变形的演化.模型中考虑了位错间的弹性作用力以及位错克服晶格阻力的滑移过程,并对位错的增殖和湮灭机制进行了适当简化.结果表明,在增殖和湮灭机制的联合作用下,位错密度及速度均处于波动状态;总体上来说,位错速度随着外力和温...     

用激光横向位错干涉判断激光准直

本文提出一种简便而实用的激光横向位错干涉判断激光准直的方法。分析了准直原理,讨论了平行平面板楔角和横向位错宽度对准直判断的影响。     

压电磁材料中螺型位错与含界面裂纹圆形夹杂的干涉效应

研究了无限大压电磁基体材料中螺型位错与含界面裂纹圆形夹杂的电磁弹耦合干涉问题．运用复变函数方法,获得了夹杂和基体区域复势函数以及电弹性场的精确封闭形式解答．导出了位错在基体中任意位置时界面裂纹尖端广义应力强度因子的表达式．利用广义Peach—Koehler公式求出了作用于螺型位错上的位错力．该文解答可以作为Green函数研究压电磁材料中任意形状裂纹和圆弧形界面裂纹的干涉作用．     

钢铁材料中刃位错与溶质原子的交互作用

通过计算机编程建立了钢铁中铁素体相中的1/2[1 1 1]刃位错的原子结构模型,用实空间的连分数方法计算了碳、氮及合金元素在完整晶体及位错区引起的总结构能和环境敏感镶嵌能,讨论了碳、氮及合金元素在位错区的偏聚及交互作用.计算结果表明:轻杂质C,N易偏聚于位错芯处;强、中碳化物形成元素(Ti,V,Nb,Cr)易偏聚于刃位错线上,非碳化物形成元素Ni偏聚于位错线下方的弹性扩张区;轻杂质加剧强碳化物形成元素在刃位错区的偏聚,当温度下降使得C,N及合金元素的浓度超过其最大固溶度时,钢铁中刃位错区将有C,N金属间化合物脱溶,这些化合物会阻碍位错的运动,起到第二相粒子的强化作用.