双相TiAl基合金室温塑性变形的微观机制：I.室温变形的微观模式

通过ＴＥＭ衍衬分析研究了双相ＴｉＡｌ基合金室温压缩变形后γ相的变形结构。结果表明,室温变形后γ相中存在大量普通位错和形变孪晶。部分区域中存在一定数量的〈０１１］超点阵位错,并发生不对称分解：〈０１１］→（１／２）〈０１１］＋ＡＰＢ＋（１／６）〈１↑－２１］＋ＳＩＳＦ＋（１／６）〈１１２］。此外,当分切应力与孪生方向成锐角时,γ相的〈０１１］切变可通过形变孪生和一定比例的普通位错滑移实现：〈０１１］     

双相TiAl基合金室温塑性变形的微观机制

通过ＴＥＭ原位拉伸试验对双相ＴｉＡｌ基合金γ相中各类变形系统的可动性进行了研究。结果表明,双相ＴｉＡｌ基合金γ相中的（１／２）〈１１０〕普通位错具有良好的可动性,〈０１１〕和（１／２）（１１２）超点阵位错滑移系很难开动,其临界分切应力至少比普通位错的分别大３．８和４．２倍以上,γ相容易发生形变孪生,且形变孪晶在反向应力作用下易于恢复,但通常情况下孪生切变可能是单向的。     

交变载荷与温度耦合对γ-TiAl合金疲劳裂纹扩展影响研究

利用分子动力学方法，在交变载荷与温度耦合条件下，模拟γ-TiAl合金的疲劳裂纹演化过程，探索TiAl合金不同阶段疲劳性能变化的微观机理，得到了在周期循环拉压加载时间比R=10∶1，沿[001]方向以v=10 m/s恒定速率交变加载时，不同温度（300 K、750 K、950 K）条件下，单晶TiAl合金疲劳断裂及缺陷演化的规律。结果表明：交变载荷与温度耦合加载时，在同一应力条件下，随温度的升高，发射位错数量增加且衍生多种类别缺陷，系统初始开裂应变量增大，位错的演化使应力-应变关系发生波动现象。位错密度峰值多集中于应力峰值区域，位错演化与产生的体心立方结构、面心立方结构衍生过程有关。该研究成果为复杂外载荷状态及不同温度条件下的γ-TiAl合金性能设计提供有力的理论指导。     

基于同步辐射白光形貌术和X射线迹线法的6H-SiC单晶结构缺陷研究

[目的]SiC材料结构缺陷的检测和控制是实现材料应用的关键环节,因此本文对6H-SiC单晶中的结构缺陷进行研究。[方法]采用同步辐射白光形貌术观察6H-SiC单晶中的基本螺位错和基平面弯曲,并利用X射线迹线法模拟基本螺位错的形貌和基平面弯曲后衍射斑点的形状。[结果]6H-SiC单晶中的典型结构缺陷之一为基本螺位错,它的形貌特征为白色的圆斑;由于热弹应力的存在,6H-SiC单晶在生长过程中容易发生基平面弯曲,结果导致衍射斑点的形状发生改变。[结论]同步辐射白光形貌术和X射线迹线法可以用于检测6H-SiC单晶结构缺陷;样品的基本螺位错密度为1.56×10~4/cm~2,基平面弯曲半径近似为1m。     

ZnO纳米线和纳米杆的热氧化前驱体法制备及拉曼分析

采用热氧化线状Zn前驱体法,在压强为5 Pa,温度分别为400 ℃和600 ℃的条件下,制备了单晶ZnO纳米线和纳米杆.用SEM观察了样品的表面形貌,用XRD和HRTEM研究了样品的晶体结构和形态,分析表明细ZnO纳米线是通过"自催化液-固"过程沿着[21-1-10]方向生长,而ZnO纳米杆则依照气-固机制沿着[0001]方向生长.在室温下测量了514.5 nm激发下的拉曼光谱,结果表明由细ZnO纳米线和粗轴组成的样品拥有较多的氧空位,而在高温下氧化得到的ZnO纳米杆的结晶程度比较好,晶格结构更加完整.     

添加锰对TiAl金属间化合物孪生变形的影响

本文研究了L1_0型TiAl和TiAl Mn金属间化合物的室温力学特性和变形亚结构。实验结果表明:添加合金元素Mn可以促进TiAl合金中的孪生变形,从而使其室温延性得以明显改善。建立了TiAl有序结构中孪生变形的位错模型,根据该模型,阐述了TiAl合金的孪生过程及其晶体学特征,重点讨论了合金元素Mn对TiAl合金孪生变形影响的机制,指出了超位错可动性增强和层错能降低是促进孪生变形的两个重要因素。     

ZK60镁合金的室温静液挤压强化

对室温静液挤压ZK60变形镁合金的组织、力学性能进行研究。研究结果表明：室温静液挤压后镁合金的表面质量良好：由于加工硬化的作用,镁合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别提高20％,60％和54％;变形过程发生了孪生动态再结晶,孪晶和二次孪晶的产生可以阻碍裂纹扩展,镁在基面滑移与孪生的交互作用下形成微晶和孪晶位错;室温静液挤压的镁合金具有良好的金属流动性,应力分布状况亦有利于变形：采用室温静液挤压,可实现镁合金室温下大变形量的形变,是强化镁合金的有效途径之一。     

高应变速率下钛-钢复合板界面组织特征及变形机制

在高应变速率下,钛-钢复合板不同材料以不同的变形机制协调变形,结合界面起到至关重要的作用.本文分析研究了高应变速率下钛-钢复合板的界面组织特征和变形机制.结果表明:在钢侧,随着应变速率的提高,小角度(3°~10°)晶界含量增多,织构组分{1-12}〈2-41〉逐渐演变为织构{6-65}〈38-6〉和{111}〈1-10〉.在钛侧,随着应变速率的提高,出现了明显的形变孪晶组织,三种形变孪晶如{11-21}〈1-100〉拉伸孪晶、{11-22}〈11-23〉压缩孪晶和{10-12}〈10-11〉拉伸孪晶产生的难易程度不一样,变形机制由常规的"孪生变形为主"转变为"位错滑移与孪生变形共存"的复合变形模式.在结合界面处,随着应变速率的提高,需要适应由两侧产生的不同变形抗力,才能够实现连续变形而不致使材料发生破坏,其主要的协调机制依靠结合界面及附近晶粒的滑移实现变形.     

一种[001]取向镍基单晶高温合金蠕变特征

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是12<110>位错在基体中运动,发生反应形成13<112>超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ′相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ′相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ′相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ′相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ′界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ′相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ′相,是合金变形的主要方式.     

γ－TiAl单晶位错滑移特性的研究

利用透射电子显微术对Ｔｉ－５６％Ａｌ（原子分数）单晶变形亚结构中位错的滑移特性进行了研究．结果表明：γ－ＴｉＡｌ相单晶在室温下，沿［１１２］方向受力产生的可动位错系为｛１１１｝１／２〈１１２］型超位错，位错滑移方向为〈１１０］或〈１３２］；位错线轴向处于〈１１０］或〈１３２］方向的部分由于受到Ｐｅｉｅｒｌｓ应力势的限制而变为难滑移部分，位错继续运动的结果导致在平行于这些方向上形成２条长直的位错对     

~(187)Pt的高自旋态能级结构

利用在束γ谱学技术和173Yb(18O,4n)熔合蒸发反应研究了187Pt的高自旋态能级结构.实验观测到基于νi13/2,ν7/2-[503],νi213/2νj,ν3/2-[512]和ν1/2-[521]组态的转动带,并且利用推转壳模型对这些转动带的性质进行了解释.总Routhian面计算表明:νi13/2转动带具有显著的负γ形变;负宇称带具有近似长椭球的形变.通过比较带内B(M1)/B(E2)比率的实验值和由Dnau和Frauendorf半经典公式得到的理论值,发现ν7/2-[503]转动带在低转动频率下的带交叉是由一对h9/2质子顺排引起的.     

纯铜在范性形变过程中的内耗对频率和速率的响应行为

在改装了的拉力试验机上测量了电解纯铜(99.98％Cu)在范性形变过程中的内耗。研究了拉伸速率ε、测量频率ω以及变形量ε等对内耗Q~(-1)的影响.所得内耗Q~(-1)随ε及ω~(-1)的增加而增加。除定频(f=2.02Hz)变速(ε=1.08×10~(-6)—37.6×10~(-6)/sec)过程的内耗与ε没有线性关系之外,定速(ε=9.04×10~(-6)/sec)变频(f=0.49-4.16Hz)过程的内耗与ω~(-1)或ω~(-1/2)亦不呈线性关系。但定速变频过程的内耗数据可分解为ω~(-1)及ω~(-1/2)两个过程的迭加由Q_1~(-1)-ω~(-1)及Q_2~(-1)-ω~(-1/2)关系计算出的Q_1~(-1)-ε曲线和Q_2~(-1)-ε~(1/2)曲线迭加后,得到的Q~(-1)-ε计算曲线与实验曲线符合得颇好。因此,纯铜在范性形变过程中的内耗可写为Q~(-1)=A_1(ε/ω)+A_2(ε/ω)~(1/2)。讨论了位错平均运动速度随时间的变化规律对形变过程内耗的影响,由实验数据计算出形变过程中位错平均运动速度V_0与形变量ε间的关系为V_0=V~*(10~3+ε~(-1/2)).     

形变热处理对9Ni低温钢组织和性能的影响

本文研究了9Ni低温钢经形变热处理后的室温力学性能及-196℃冲击韧性;观察了晶粒大小、断口形貌及组织结构。结果表明:高温形变热处理比普通热处理及a+γ两相区热处理有较好的低温韧性及强度,低温韧性提高12％左右,室温强度提高的最大值为107.8MPa。认为马氏体组织细化、回火组织中保留较多的位错亚结构、逆转变奥氏体均匀分布是提高强度和低温韧性的原因。     

纳米铜单晶拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了绝对零度时三种不同边界条件下纳米铜单晶的拉伸力学性能。计算结果发现：不同边界约束对钢单晶的内在原子运动和整体力学行为有明显影响;纳米杆、纳米薄膜良好的延性主要来源于位错运动;铜单晶块体的破坏源于内部孔洞的发展,破坏时延性较差;此外,纳米杆、纳米薄膜存在较大的表面张力。     

2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的组织与力学性能

采用透射电镜、X射线衍射及普通金相技术研究了2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的显微组织。结果表明,该钢在固溶状态下组织为单相奥氏体,冷变形后组织中出现了诱发的ε马氏体与α′马氏体,同时产生了大量的形变孪晶。电镜观察表明,γ、ε、α′总是伴生出现,三者间存在[10]_γ∥[111]_α′∥[01]_s的取向关系。拉伸试验结果表明,该钢的屈服强度、抗拉强度随形变量的增加较一般金属快。采用铁素体仪对不同形变量下的α′马氏体的定量测量表明,随形变量增加,α′马氏体量增多。这说明该钢冷变形下强度的增加不仅来自奥氏体本身的应变硬化,诱发的α′马氏体也具有重要的作用。     

科学家新发现可制造液体金属机器人

正近日,东南大学电子科学与工程学院孙立涛教授的团队研究发现,在极小的纳米尺度下(小于10纳米),普通的固态金属无论如何受力形变,都可以恢复原形。"宏观的金属材料的变形机制通常遵从经典的位错滑移和孪晶变形理论。然而,到了极小的纳米尺度,金属表面原子所占的比重越来越大,其变形机制越来越受表层原子的运动影响。"东南大学孙立涛课题组的科研人员形象地解释道,"表层原子是很活跃的,纳米金属就仿     

一维链状化合物[Cu(C_(10)N_2H_8)_2(H_2O)]_2{[Cu(C_(10)N_2H_8)][Cr(OH)_6Mo_6O_(18)]_2}·10H_2O的合成与晶体结构

在常规条件下,合成了基于Anderson结构多阴离子[Cr(OH)6Mo6O18]3-的一维链状结构化合物[Cu(C10N2H8)2(H2O)]2{[Cu(C10N2H8)][Cr(OH)6Mo6O18]2}.10H2O.通过元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射对合成的化合物进行了表征.结果表明:该化合物属于单斜晶系,P21/n空间群;晶胞参数为a=1.4569(2)nm,b=3.4591(5)nm,c=1.5088(2)nm,α=90°,β=111.453(2)°,γ=90°,V=7.0771(18)nm3,Z=4,R1=0.0743,ωR2=0.1916.该化合物是一个一维链状化合物,由交替连接的2,2′-联吡啶铜的配合物和多阴离子[Cr(OH)6Mo6O18]3-组成.相邻链间通过吡啶配体的π-π相互作用,进一步形成了三维结构.     

共轭双滑移取向铜单晶疲劳位错结构的SEM-ECC观察

利用扫描电镜电子通道衬度(SEM-ECC)技术观察和分析了[■ 2 3]和[■ 1 2]共轭双滑移取向铜单晶体的循环饱和位错结构.结果表明,驻留滑移带(PSBs)的位错结构随晶体取向的不同可呈现出不同的形态,如:[■ 1 2]晶体中的楼梯结构和[■ 2 3]晶体中的沿主滑移面排列的不规则或较规则胞结构.同时还观察到[■ 2 3]晶体中形变带的位错结构由一些不规则的墙和胞结构组成.对于晶体取向位于标准取向三角形[0 0 1]-[■ 1 1]边上的铜单晶体,其疲劳位错结构随晶体取向的不同发生有规律的变化,即:当晶体取向从[■ 1 2]分别向[■ 1 1]和[0 0 1]移动时,位错结构由PSB楼梯...     

ZnO纳米杆的生长和发光特性研究

用简单的真空热蒸发纯Zn粉工艺,在顺逆气流不同的情况下,直接在硅片上生长出比较定向的单晶ZnO纳米杆阵列.用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电镜(HRTEM)和室温光致发光谱(PL),研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.结果表明:ZnO纳米杆为具有六方纤锌矿的单晶结构,纳米杆沿着[0001]的方向生长,顺气流时顶部为完整六边形,逆气流时顶部为六棱锥.这种顶部形貌的不同,是由于顺逆气流对应不同的锌蒸汽压而引起的.光致发光谱表明制备的ZnO纳米杆具有较好的绿光光学性能.     

铜单晶驻留滑移带演化的实验观察与形成机制

在室温下采取恒塑性应变幅控制研究了单滑移取向[123]铜单晶体的循环形变过程.塑性应变幅为1×10-3.通过扫描电子显微镜-电子通道衬度(SEM-ECC)技术对同一试样在不同循环周次进行疲劳过程位错组态演化,以及驻留滑移带(PSB)的形成和它的表面形貌观察.对比了不同周次的位错组态,从而把疲劳过程的早期位错演化分为主滑移平面上的主刃型位错和基体位错墙间的螺型位错段起主要作用的两个阶段.同时也提出了一个关于PSB形成的可能机制:当基体位错墙的间距与墙的宽度都达到一临界值时,由于基体位错墙两边的螺型位错段对基体位错墙施加不平衡的作用力,当此力达到临界值时导致基体位错墙的连锁性破坏,从而形成驻留滑移线(PSL).随着循环周次的增加,与PSL相邻的螺型位错段继续作用而最终导致PSB的形成.