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.     

溶质原子在位错芯区内扩散所引起的非线性滞…

应用位错弯结气团模型，讨论了坐落在弯结部分和坐落在弯结两端的直位错段部分的溶质原子的扩散情况，并引入溶质原子在（ｘ，ｙ）位置出现的几率密度或分布函数的概念，当弯结在外力作用下进行侧向运动时，上述的分布函数发生相应的变化，用弯结链向外弓出的模型来描述弯结链在外力作用下的重新分布，从而算出所导致的能量变化，进而同施加于溶质原子上的横向力和纵向力，式列出溶质原子的横向漂移和纵向漂移的扩散方程。     

氩单原子嵌入晶体过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术研究氩单原子嵌入基体时发生的变形过程，揭示了基体温度、嵌入速度对界面法向力、材料变形行为的影响。模拟结果表明L－J固体中位错运动的方向与宏观塑性流动相一致，压缩屈服强度随着基体温度的增加和嵌入速度的减小而降低。     

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.     

晶体镍中氦泡生长的分子动力学模拟

利用分子动力学方法模拟了面心立方金属镍中氦泡的膨胀和融合过程。通过原子分布示意图、径向分布函数等方面的分析研究发现,在温度较低时,随时间的演化,原相隔五层镍原子的两氦泡逐渐聚拢,同时周围出现大量空位、间隙原子、位错等缺陷结构;两氦泡最终连为一体,氦泡周围的镍原子构成一菱形位错区域。温度较高时,两氦泡融合速度加快,融合区域增大,这对于研究材料中的杂质、缺陷、孔洞、裂纹的扩展、贯通机理具有重要意思。     

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.     

单向凝固的溶质分布

阐明单向凝固“稳定状态”下溶质平衡和溶质分布的通式,纠正凝固理论教材中溶质分布公式的某些错误。     

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.      

强制对流对 AlSi7.0 合金定向凝固界面溶质分布的影响

研究了定向凝固条件下强制性对流对ＡｌＳｉ７．０合金凝固界面溶质原子分布的影响。强制性对流是利用金属熔体流过凝固界面上方的内部坩埚底部中心的开孔形成的。试验结果表明,随着冷却速度的提高,试样中共晶体的体积分数减小,而共晶体中硅的体积分数却有所增加。强制性对流条件下,合金的共晶体体积分数以及共晶体中的Ｓｉ粒子的体积分数都较只有自然对流时高。     

铝镁合金对Al2O3-SiC-Al复合材料组成的影响

借助电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析,研究铝镁合金对Al2O3-SiC-Al复合材料组成及微观结构的影响.结果表明,加入金属铝粉,Al2O3-SiC-Al复合材料中各组成相之间无界面反应,形成了性能良好的Al2O3-SiC陶瓷骨架:加入铝镁合金,高温下复合材料基质中的Mg,Al和氧化的SiC之间发生反应,SiC中的Si被还原出来,并且在SiC颗粒表面形成了MgO-Al2O3-SiO2相,该混合相包裹在SiC颗粒表面,与熔铝氧化渗透合成的Al2O3-SiC-Al复合材料中的Al2O3-SiC陶瓷骨架的结合情况有所不同.     

工艺参数对铝镁合金VPPA焊焊缝成形的影响

为了探明变极性等离子电弧焊方法对5A06铝合金焊缝成形的影响规律,采用单因素控制对比试验对变极性等离子弧焊缝成形进行了测量分析,研究正负极性电流、离子气流量、正负极电流持续时间和送丝速度4个焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,随着焊接电流的增大,焊缝正面熔宽和余高呈现先增加后减小的趋势,而背面焊缝的余高增大明显,但背面焊缝熔宽变化不是很明显;随着离子气体流量的增加,等离子电弧力增加,液态金属流动性增加,背面焊缝余高呈明显的增加趋势,而焊缝正面余高则呈下降的趋势;在负极性电流持续时间增加的情况下,焊缝正面余高和熔宽增加幅度较小,焊缝背面余高和熔宽呈减小的趋势;随着送丝速度的增加,焊缝余高显著增加,熔宽也小幅度增加。研究结果可为铝合金VPPA焊提供工艺支持。     

银纳米杆中原子能量分布特征的分子动力学研究

采用分子动力学方法和嵌入原子法（EAM）多体势函数,模拟研究了银纳米杆能量分布特征在不同温度直到熔化过程中的变化。结果显示：纳米杆中原子的势能分布曲线呈现多个分立的峰;随着温度的变化,分布曲线各个峰的位置保持不变,但峰高和峰宽明显变化;纳米杆熔化后这种能量分布特征完全消失,只有一个宽化的峰。模拟结果分析表明：纳米杆中原子势能分布曲线中每个峰对应于一定的最近邻原子数,纳米杆中每个原子的势能所处峰位由其最近邻原子数决定,偏离峰值程度则由其次近邻原子数决定。     

Effect of magnesium and nickel coatings on the wetting behavior of alumina toughened zirconia by molten Al-Mg alloy

The wettability of alumina toughened zirconia (ZTA) by Al-Mg alloy was investigated using the sessile drop technique. The effects of nickel coating, magnesium content, nitrogen atmosphere, and processing temperature on the contact angle between the molten alloy and the substrate were determined. Likewise, the effect of these factors on the wetting properties was studied. The results showed that the nickel coating on the ceramic substrate caused a significant reduction in solid/liquid surface energy and the contact angle decreased obviously. The presence of magnesium in the molten aluminum alloy in nitrogen atmosphere reduced the contact angle effectively. The presence of magnesium in the alloy must be at a minimum amount of 2wt%-3wt%. Moreover, it was suggested that some chemical reactions in the Al-Mg-N system led to the production of Mg₃N₂ and AlN compositions. These compositions improved the wetting properties of the systems by reducing the surface energy of the molten. It was shown that increasing the temperature is also an effective factor for the enhancement of wetting properties.     

Imaging and dynamics of light atoms and molecules on graphene

Observing the individual building blocks of matter is one of the primary goals of microscopy. The invention of the scanning tunnelling microscope revolutionized experimental surface science in that atomic-scale features on a solid-state surface could finally be readily imaged. However, scanning tunnelling microscopy has limited applicability due to restrictions in, for example, sample conductivity, cleanliness, and data acquisition rate. An older microscopy technique, that of transmission electron microscopy (TEM), has benefited tremendously in recent years from subtle instrumentation advances, and individual heavy (high-atomic-number) atoms can now be detected by TEM even when embedded within a semiconductor material. But detecting an individual low-atomic-number atom, for example carbon or even hydrogen, is still extremely challenging, if not impossible, via conventional TEM owing to the very low contrast of light elements. Here we demonstrate a means to observe, by conventional TEM, even the smallest atoms and molecules: on a clean single-layer graphene membrane, adsorbates such as atomic hydrogen and carbon can be seen as if they were suspended in free space. We directly image such individual adatoms, along with carbon chains and vacancies, and investigate their dynamics in real time. These techniques open a way to reveal dynamics of more complex chemical reactions or identify the atomic-scale structure of unknown adsorbates. In addition, the study of atomic-scale defects in graphene may provide insights for nanoelectronic applications of this interesting material.     

超声对7050铝合金显微组织及溶质固溶度的影响

在铝合金半连续铸造过程中,分别采用不施加外场与施加超声外场2种方案制备7050铝合金扁锭,采用Leica台式金相显微镜观察2种铸锭的显微组织,利用电子探针分析仪(EPMA)测定试样晶粒内主要合金元素Zn,Mg和Cu的含量,并对试样做线扫描分析。研究结果表明:施加超声外场铸锭的凝固组织与未施加超声外场铸锭的相比明显细化,铸锭中形成大量细小、均匀的等轴晶组织,溶质元素在晶内的固溶度增大;Zn,Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高17.468%,49.549%和21.849%。