金属中氢鼓泡形核的机理

通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.     

PZT-5H导电缺口电致滞后开裂

研究了PZT-5H铁电陶瓷导电缺口发生电致滞后断裂的可能性及其规律. 结果表明, PZT-5H导电缺口发生电致断裂的临界电场E_F = 14.7±3.2 kV/cm. 如外加电场E<E_F, 则在导电缺口前端瞬时产生电致微裂纹, 若保持恒电场E, 电致裂纹将缓慢扩展直至试样发生滞后断裂, 滞后断裂的门槛电场E_DF = 9.9 kV/cm. 如EE_K= 4.9 kV/cm, 则电致裂纹并不瞬时形核, 只有在恒电场下经过一定的孕育期后电致裂纹才形核并扩展一定距离, 但试样也不会发生断裂. 如E<E_DF = 2.4 kV/cm, 即使长时间施加电场, 裂纹也不形核. 导电裂纹的滞后形核和滞后断裂归因于恒电场下从缺口顶端发出的电荷密度随时间而增大, 当外加电场小于电荷发射的门槛电场时不会发生电致裂纹的滞后形核.     

磁场促进位错发射和运动的TEM原位研究

退火纯铁试样在磁场中拉伸时,上屈服点消失而下屈服点下降。这就间接表明,磁场的存在能降低位错运动的阻力,促进位错的发射、增殖和运动。研究位错发射、增殖和运动最直接的方法是在透射电镜(TEM)中原位拉伸。但由于无法在TEM中外加高磁场,因而国内外一直无人利用TEM原位研究磁场对位错发射、增殖和运动的影响。我们设计了一个恒位移加载台,已用它原位研究了应力腐蚀过程中位错的发射、增殖和运动。利用这个加载台,可在TEM中原位研究磁场对位错发射、增殖和运动的影响。最初用高纯铁进行实验,发现磁场确实能促进位错发射和运动。但由于纯铁试样的TEM图片质量不高,故改用铁镍合金。本文将首先报道磁场对铁镍合金位错发射、增殖和运动的影响。     

脆断微裂纹形核的原位观察

Rice和Thomson及其支持者认为脆断裂纹扩展时不会发射位错.对Si和Fe-Si,解理裂纹扩展前能发射一些位错,故Argon认为Si的韧脆转变取决于裂尖发出位错的多少.而Chiao认为,如裂尖发出的位错不能运动离开就导致脆断.Gerberich等认为随裂尖发射位错,有效应力场强度因子增加,当它达到临界值时就导致解理扩展,称之为“塑性诱发解理”.总之,他们均认为解理裂纹是连续扩展的,裂尖发射位错就导致钝化,裂纹解理扩展前不发射或只发射极少量位错.     

TiAl金属间化合物中解理裂纹的稳态扩展

一般来说,当稳定的解理裂纹形核后就将高速失稳扩展,直至断裂。从断裂力学角度看,当试样尺寸满足平面应变要求后,裂纹扩展超过2％阻力曲线就饱和,故一旦裂纹扩展超过这个临界点,裂纹就将失稳扩展而导致脆断。断裂韧性为     

应力腐蚀促进局部塑性变形的原子力显微镜研究

用金相显微镜和 原子力显微镜原位观察了抛光的黄铜恒位移试样在氨水中应力腐蚀时表面滑移带的变化。结果表明，预蠕变达稳态后抛光的试样在应力腐蚀过程中缺口前端会出现新的滑移带。卸载后检查，在表面和体内均没有发现应力腐蚀裂纹形核，这就表明应力腐蚀过程本身能促进局部塑性变形。应力腐蚀前加载产生多滑移，滑移带的平均高度和宽度分别为29．9nm和0．74μm。应力腐蚀引起的生变形是单滑移，滑移带的高度和宽度分别为8．01nm和2．79μm。     

声发射监测裂纹闭合行为

疲劳过程的声发射(AE)研究目前已做了许多工作,但与其裂纹闭合效应联系起来,还未见这方面的详细报道。声发射是材料内部局部区域应变能释放而产生的弹性应力波。材料形变时,位错运动、裂纹成核和扩展等均能产生AE。业已知道,带裂纹试样的声发射主要来自于裂尖的塑性变形和裂纹扩展,因此,声发射也受裂尖应力强度因子控制。基于这一原理,本文认为裂纹闭合效应也一定与声发射有对应关系。裂纹由接触到张开,柔度突然增大,塑性变形突增,以及有效裂纹长度迅速增加,反之亦然,声发射必定会给出这一突变以响应。实验极好地论证了这一预测,为监测裂纹闭合效应提供了一种新的测试手段。     

Mn8钢TEM原位拉伸变形过程的动态观察

本文采用TEM薄膜原位拉伸变形试验连续观察了Mn8钢变形过程中形变诱发马氏体的形核与长大以及位错组态的动态变化过程,并结合微区成分测定和价电子结构理论计算,对试验现象的本质从电子和原子角度进行了分析说明.1 方法试验材料采用DZG-0.01真空感应电炉熔炼,铸铁模浇注.其化学成分(质量比)为C:1.21,Mn:8.18,Si:0.24,S:0.039,P:0.015.试样经1050℃,2h的固溶处理后淬入水中,获得的组织为单一奥氏体.用H-800透射电子显微镜进行薄膜原位动态拉伸变形试验,其拉伸速度为2μm/s,拉伸力为1kg,最大拉伸量为2.5mm,加速电压为200kV;用EDAX9900型X射线能量谱仪分析试样微区成分.     

多晶体α-Ti中裂纹扩展的动态观察

近年来,利用扫描电镜对金属材料的形变与断裂微观过程进行动态观察越来越受到注意。这种试验方法能在拉伸过程中抓住裂纹形核的时机与地点,追踪裂纹扩展路径,观察形变过程中所发生的裂纹形核与扩展过程。     

氢鼓泡的形核、长大和开裂

用显微镜原位观察了车轮钢中氢鼓泡的长大过程, 用块状非晶观察了氢鼓泡破裂后的局部断口形貌. 结果表明, 氢鼓泡形核、长大和开裂的过程如下: 氢使过饱和空位浓度急剧升高, 空位聚集成空位团后, 随着空位和氢的不断进入长大成氢鼓泡. 随氢压升高, 基体变形可使近表面鼓泡鼓出表面; 氢压进一步升高可使鼓泡开裂, 体积增大使氢压下降引起止裂; 随氢进入氢压进一步升高, 可使止裂裂纹重新扩展直至鼓泡破裂.     

纯铁中的异常奥氏体→铁素体相变

奥氏体→铁素体相变过程是钢铁材料中最重要的一个反应过程. 采用高精度膨胀仪系统考察了纯铁的奥氏体→铁素体转变过程. 从铁素体生成速率曲线中确认了一种异常的奥氏体→铁素体转变现象, 即多峰不连续转变. 异常奥氏体→铁素体转变的出现取决于初始奥氏体晶粒的大小. 随着初始晶粒的减小, 其相应的相变机理将从多峰不连续转变逐渐过渡为单峰连续转变. 固态转变界面前沿弹塑性畸变能积聚所引发的重新形核过程是异常奥氏体→铁素体相变出现的根本原因.     

加工硬化材料裂纹尖端塑性区的位错分布

由于裂纹尖端塑性区的位错分布与材料的断裂密切相关,它引起了人们的极大兴趣。人们在处理裂纹尖端塑性区的位错分布方面已进行了大量的工作。最近,Ellyin和Fakinlede采用非线性的位错模型讨论了加工硬化材料的裂纹尖端塑性区的位错分布。但由这个模型得到的位错均为正位错,且位错分布函数D(u)随x单调变化,这和实验结果不一致。龙期威用修正的BCS模型讨论了线弹性裂纹尖端塑性带的位错分布,发现在裂纹尖端塑性     

用正电子湮没研究氢-钯系统中缺陷

用气态充氢的办法向钯中充氢 ,最大含氢量达到 0 .734(原子比 ) .通过研究正电子湮没寿命谱发现钯金属在高氢含量下 ,在充氢产生缺陷和使晶格膨胀的同时 ,样品中的H会通过Pd原子影响到正电子的湮没寿命 ,使曲线出现较复杂的变化 .     

316L和2205不锈钢在醋酸溶液中钝化膜的生长及其半导体属性的研究

采用交流阻抗技术分别测试了316L和2205不锈钢在醋酸溶液中的Mott-Schottky曲线, 结果表明两种不锈钢在不同的电位区间其表面钝化膜呈现不同的半导体属性. 通过电化学手段研究了两种不锈钢在醋酸溶液中钝化膜的破坏和修复过程, 结果显示: 对于316L不锈钢, 在60%的醋酸溶液中其钝化膜的破坏程度控制在一定范围内时, 能够进行自修复从而保持良好的耐蚀性; 当钝化膜的破坏程度过大时, 短时间内不能自动修复. 对于2205不锈钢, 在钝化膜和316L不锈钢破坏同等程度时, 均能在短时间内自动修复. 一旦钝化膜被破坏, 2205不锈钢较之316L不锈钢更容易自修复.     

氢在氧化锌上吸附的量热学研究

氢在氧化锌上的吸附,一直是一个颇受注意的课题.Dent等曾用红外和H_2-D_2交换及BET方法研究了他们的动力学过程及机理.他们发现当氢在氧化锌上吸附时有两个类型:第一类是快速可逆吸附;第二类是慢速不可逆吸附.Fubini等则用微量量热计研究了氢在氧化锌上的吸附动力学.他们指出,第二类吸附可能是由于氢慢慢向氧化锌体相扩散所引起的.我们在高灵敏的Calve微量量热计上分别用连续进样法和脉冲进样法对氢在氧化锌上的吸附进行了仔细研究.所用试样是由纯     

α-Ti单晶中位错运动的一种特殊表象

近十多年来,高压电镜动态观察已成为研究位错运动的主要手段。晶体中位错运动的方向总是垂直于位错线本身,在大量动态观察中位错像通常也是沿着垂直或接近垂直于位错线的方向运动.而在α-Ti单晶的室温拉伸高压电镜动态观察中,我们除了看到上述情形外,还看到了位错像成组地运动,运动方向近乎平行于位错线方向。本文的目的,在于通过迹线分析     

存在刚性第Ⅱ相时裂纹尖端塑性带的位错分布

一、引言 最近,电子显徽镜观察到在裂纹尖端和塑性带的位错塞积之间存在一无位错区(DFZ)。Shang和Ohr,Majumdar和Burns用DFZ模型讨论了各向同性弹性介质裂纹尖端的塑性带问题。我们知道刚性第Ⅱ相的存在不会引起多大的应力集中,更不会导致微观开裂。它可以提高材料的承载能力。所以有必要对刚性第Ⅱ相存在时裂纹尖端塑性带问题进行讨论。     

MnS粒子对Fe-3%Si合金晶界迁移的影响

统计观察了热变形Fe-3%Si合金中MnS粒子在900℃的析出行为, 并利用过饱和固溶体中第二相粒子析出模型计算了MnS粒子的位错析出与晶界析出的相对关系; 观察和计算都表明, MnS析出以位错形核为主. 在二次再结晶过程中, 晶界上MnS析出粒子的粗化过程决定了晶界的可迁移性; 但在晶粒尺寸效应之外, 晶界两侧晶粒内位错析出MnS粒子密度的差异对晶界迁移的方向也发挥了决定性作用. 观察发现, 迁移晶界两侧晶粒内往往显示出不同的MnS粒子密度, 而晶界则倾向于向粒子密度较低的一侧迁移. 不同取向晶粒内的位错密度等因素会影响到析出粒子的密度, 高粒子密度的Goss取向晶粒易于长大.     

液相中气相成核的二维分子动力学模拟

采用分子动力学方法对二维液相空间中的气相成核过程进行模拟, 结果表明: 当计算域太小时, 形核生成的非液相区表现为空穴或仅有少量的气相分子; 只有当计算域足够大时, 才能使形核继续下去, 形成由一定数量分子组成的气相团簇, 或称气泡, 周期性边界条件并不能扩大对形核过程的模拟能力. 较大规模的模拟表明液相中的气相成核过程实际经历了3个阶段: 空穴自身生长; 空穴合并增长并开始出现少量气相分子; 形成汽泡.     

潮间带暗发酵产氢菌群富集和产氢过程分析

用热、酸、碱和硝酸盐等方法处理海洋潮间带污泥, 富集厌氧发酵产氢菌群; 以蔗糖为底物配制海水培养基, 进行暗发酵产氢研究. 通过对产氢菌群的产氢量、pH变化、产气延迟期和产氢速率变化的分析, 发现热、酸、碱和硝酸盐等方法处理菌组的产氢量均明显高于未处理组(P<0.05), 其中热处理污泥的产氢量最高, 是未处理污泥的14.6倍. 由此进一步研究起始pH对富集的产氢菌群的产氢影响; 发现当起始pH为8时产氢菌群的产氢率最高, 达79 mL/g蔗糖. 在发酵过程中发酵液的pH不断下降, 表明所富集的海洋产氢菌属于产酸菌, 且当H+浓度下降100倍时会反馈抑制其产氢.