晶界界面匹配表征方法及其在晶界工程中的应用

晶界界面匹配是指相邻两个晶粒终止于其晶界平面处的晶体学晶面之间的匹配。晶界界面匹配决定着晶界的位错结构、自由体积、原子键合状态和小面化行为等,是晶界结构的本征参量。本文重点介绍了基于电子背散射衍射和体视学的晶界界面匹配表征方法,主要包括晶界重构和晶界提取、晶界过滤、五参数晶界面取向分布统计以及晶界界面匹配定性和定量表征等,总结了近年来晶界界面匹配表征方法在高层错能面心立方金属、体心立方金属以及六方WC/Co硬质合金和Si3N4先进陶瓷材料晶界工程研究中的应用,强调了晶界界面匹配表征方法的普遍适用性及其在材料的基于晶界结构与特性的创新性组织设计和性能优化研究领域的潜在价值。

纳米复合磁体的界面结构、交换耦合和反磁化的研究进展

纳米复合磁体的磁能积能得到大幅度提高,前提是晶粒之间存在良好的交换耦合作用,而交换耦合作用与软、硬磁相之间的界面密切相关。对Nd_2Fe_(14)B、Sm-Co、FePt基纳米复合磁体界面交换耦合和反磁化的研究展开论述。在不同的条件下,界面结构的匹配性、界面原子扩散、晶间的非晶相、界面非磁性层、界面晶格弛豫等可能有利于改善界面的结构、增强交换耦合作用,进而对反磁化过程产生影响。反磁化的不可逆过程主要发生在硬磁相内,但与软、硬磁相界面特性密切相关。不可逆反磁化在一定程度上决定了磁体的矫顽力,它可通过改善界面结构进行调控。本文旨在对纳米复合磁体界面的作用深入理解并期望能对磁体磁性能的优化提供参考。

α铁晶界熵及表面张力的分子动力学模拟

晶界也是一种界面。表面张力是晶界的一个重要的热力学量。本文采用计算机分子动力学模拟(CMD)方法计算 α-Fe,∑=9 的晶界在不同温度和压力下的表面张力,结果与实验值的比较是满意的。发现熵对晶界的表面张力的贡献是很小的,通常可以忽略不计。

铝双晶晶界滑动的实验研究

制取了具有[110]对称倾斜晶界的纯铝双晶体,获得了18种不同取向差的纯铝双晶试样。测定了晶界滑动速率与晶界取向差的关系。发现晶界滑动速率是晶界取向差(晶界结构)的敏感量;晶界滑动激活能随取向差变化而变化,并有极小值和极大值;晶界滑动速率随晶界切应力的增加呈线性上升;晶界滑动速率随温度的升高呈指数增加。

真空加热法制备立方晶型三氧化二锑

以湿法制得的斜方晶型三氧化二锑(Sb_(2)O_(3))为原料,采用真空加热法制备了立方晶型的三氧化二锑。采用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)对产物进行了表征,研究了体系压强、加热温度、加热时间对三氧化二锑晶型与粒度的影响。结果表明:当加热温度升高时,三氧化二锑由斜方晶型逐渐转变为立方晶型;但当加热温度升高至450℃时,已经全部转变为立方晶型的三氧化二锑中,部分立方晶型又开始转变为斜方晶型;随着加热温度的升高,样品团聚程度增加,样品的平均粒度逐渐增大。随着体系压强的下降和加热时间的延长,三氧化二锑由斜方晶型逐渐转变成立方晶型。但体系压强的下降,会增大样品团聚程度以及样品的平均粒度;加热时间延长,样品的平均粒度也逐渐增大。

Al/α-Al_2O_3界面结合的从头算理论研究(英文)

在从头算原理的基础上,利用平板模型和晶体堆积规则研究了Al/α-Al2O3界面。考虑了三种典型的界面构型Al(111)/α-Al2O3(0001)、Al(111)/α-Al2O3(110)和Al(111)/α-Al2O3(012),目的是考察Al/Al2O3界面结合的本质。模拟结果与已有的实验符合良好。

晶界Bi偏聚对＜110＞取向Cu三晶断裂行为的影响

研究了＜１１０＞取向倾侧Ｃｕ－Ｂｉ三晶晶界脆性与结构的关系，晶界Ｂｉ偏聚对Ｃｕ三晶形变和微观断裂过程的影响，并与＜１１０＞取向对称倾侧Ｃｕ－Ｂｉ双晶结果进行比较，结果表明：Ｂｉ的选择偏聚使Ｃｕ三晶中各晶界的脆性不同，这与双晶中的结果相似，但三晶的晶界在形变断裂中表现的特性，还与晶界和应力轴的取向关系及晶界间的相互作用有关．

重合位置点阵特征参数测定的新方法

重合位置点阵特征参数测定的新方法戎咏华彭珉胡赓祥ＭｉｎｇＧａｏａｎｄＲｏｂｅｒｔＰ．Ｗｅｉ（上海交通大学材料科学系，上海２０００３０）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＬｅｈｉｇｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅ...

时域方法在晶界效应研究中的应用

引入时域参数的概念把时域方法推广用于研究掺杂ＳｒＴｉＯ３陶瓷的线性和非线性效应的微观机理，发现样品的介电极化性质来自四种不同的机构，其中快响应的三种机构的贡献为线性，但占主要成份的慢响应为非线性。

竹节晶界内耗峰的发现及其机理的研究

80年代以来,我们在含有竹节晶界的高纯铝试样里发现了一个坐落在温度低于细晶粒间界内耗峰(葛峰)峰温处的内耗峰。关于这个内耗峰的来源问题引起了国内外一些学者的争论,有人认为这个峰可能就是向低温移动了的葛峰,而不是一个新的内耗峰。 我们对于这个内耗峰作了系统深入研究,发现它的表现与葛峰截然不同。例如,葛峰的高度不随晶粒尺寸而变,而竹节峰的高度则与试样中所含的竹节晶界的数目成正比。另外,葛峰随着退火温度的提高而向高温移动,而竹节峰则向低温移动。对试样进行的透射电子显微镜观察表明,在竹节晶界附近有位错亚结构出现。因此我们认为,在晶界进行粘滞滑动时,出现在竹节晶界附近并与之相交的位错亚结构被晶界所拖曳,从而限制了晶界的粘滞滑动,从而引起内耗峰。 根据上述观点,我们采用了一个4参数力学模型来描述竹节晶界内耗峰的弛豫行为。根据这个模型推导出来的内耗峰和模量弛豫的表达式,以及内耗峰和模量弛豫出现的实验条件,都与实验结果相符。 总结我们从一系列条件试验所得到的启示,我们采用了片状试样作实验,终于得出了竹节晶界峰与葛峰同时出现的结果,这就确切地指明了竹节晶界峰是一个与葛峰不同的新的内耗峰。

基于电荷微振动模型的金属晶体空间结构稳定性分析

应用电荷微振动模型推导出金属离子在空间结构上具有稳定性,而自由电子在金属中处于不稳定状态,游离在整个金属中.本文还从电荷的势能角度推得同样结论.

孪晶结构Cu纳米线塑性变形机制的分子动力学模拟研究

孪晶结构的金属纳米线因具有优异的力学性能而受到广泛关注,然而之前的研究对象都为孪晶界垂直于纵轴的孪晶结构纳米线.本文采用分子动力学模拟的方法,研究了孪晶界平行于纵轴方向的Cu纳米线的力学行为.结果发现纳米线的屈服应力随孪晶厚度的减小而不断增大,表明孪晶厚度减小对孪晶结构的Cu纳米线的强度具有显著强化效应.此外,孪晶结构Cu纳米线的塑性变形机制受孪晶厚度的影响.当孪晶厚度>3个原子层时,它们的塑性变形由Shockley偏位错与孪晶界相交主导;当孪晶厚度减小到3个原子层时,Cu纳米线的塑性变形通过晶格畸变和原子重排导致新的晶粒形成来实现.

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe/非晶Nd-Fe-B三相纳米交换耦合磁体中的结构弛豫

用旋淬法制备了Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ基复相纳米交换耦合磁体粉末样品．发现样品由于在室温下的结构弛豫导致磁性能的较大变化．在淬态Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ非晶相和Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α－Ｆｅ纳米晶共存的三相交换磁体中，其效果更为明显．而在淬态完全非晶态或晶态的单相或复相交换磁体中，结构弛豫对磁性能的影响较弱．淬态Ｎｄ１０Ｆｅ８３Ｂ６Ｉｎ磁体粉末经过在室温下置放１年时间后，内禀矫顽力Ｈｃ由刚出炉时的２９６ｋＡ／ｍ增加至３８４ｋＡ／ｍ，剩磁比ｍｒ从０．５５增至０．６２非晶相的存在为晶粒发展完备的晶界提供了可能．应力和缺陷集中的边界区域的结构弛豫和原子调整使得相邻接的相与相、晶粒与晶粒之间的结晶学相关性提高，交换耦合增强．同时完善的晶界也增强磁体的磁硬化．Ｘ射线衍射结果显示结构弛豫的最终结果使得衍射峰宽化，极有可能在晶界处形成了畸变的晶间相．而正是这种畸变的晶间相对磁性能的增强起了关键的作用．

泡桐丛枝病发生与叶片酚和氨基酸变化关系研究

通过对不同种泡桐叶片内总酚和氨基酸含量变化的研究 ,发现健康植株叶片的酚含量皆比感病植株叶片内的高 ,其变化水平随植物种类不同而有一定的差异 ;在所分析的台湾泡桐和楸叶泡桐氨基酸中 ,只有胱氨酸和苯丙氨酸表现出随叶片感病程度的加深 ,呈现出的变化趋势相同 ,即胱氨酸的含量随叶片感病程度的加深逐渐增多 ,而苯丙氨酸的含量则逐渐减少。这些变化可能与泡桐丛枝病的发生有某种联系。

氮化硅陶瓷晶界相研究进展

晶界相对氮化硅陶瓷性能有重要作用,研究晶界相的性能对断裂韧性、高温强度的提高有重要意义。介绍了氮化硅陶瓷的显微结构、性能和应用,重点评述了氮化硅陶瓷晶界相的形成、特点、影响因素以及晶界相对力学性能和摩擦磨损性能的影响。提出了当前研究中存在的问题,并展望了未来氮化硅的研究方向。

晶界结构重位点阵中∑值的测定

晶界结构重位点阵中∑值的测定金涛，朱静（冶金部钢铁研究总院，北京１０００８１）在材料科学领域中，晶界结构的研究有重要的理论意义和实际意义。而Ｆｒａｎｋ￣［１］发展起来的重位点阵理论对于理解晶界结构及有关现象有显著的作用。晶体中的点阵在概念上是无限延伸...

高强度Al⁃Zn⁃Mg⁃Cu合金等通道角挤压后的微观结构研究

等通道角挤压(ECAP)已广泛应用于细化金属和合金的晶粒以改善其机械性能。本文采用透射电子显微镜研究了ECAP前后Al⁃Zn⁃Mg⁃Cu合金的显微组织演变,主要关注合金中晶粒尺寸和析出相的变化。结果表明,ECAP处理前的Al⁃Zn⁃Mg⁃Cu合金晶粒尺寸为微米尺度,经ECAP处理后合金晶粒显著细化,晶粒在形貌上呈现条带状,长度约几微米,宽度为200~500 nm。经ECAP处理后析出相的尺寸和形貌发生了不同的变化,由原始的50~100 nm左右长度明显增大为100~200 nm大小,并明显主要聚集在新产生的晶界及位错交界处,这可能是由于严重的塑性变形产生的高密度位错引起的析出相非均匀形核而导致。

多晶硅TFT有源层晶粒间界的研究

由于多晶硅薄膜晶粒间界存在大量的悬挂键与缺陷,形成带隙能态,从而导致在有源层中形成载流子陷阱和杂质分凝,本文从微观方面解释悬挂键形成带隙能态的原因极其影响,并给出降低带隙密度的方法—氢化。

Phase Transition for a Mixed Spin-1／2 and Spin-sB System with a Transverse CrystalField

The critical behaviors of a mixed spin-1/2 and spin-sB Ising system with a transverse crystal field are studiedby use of the effective-field theory with correlations. The effect of the transverse crystal field on transition temperaturesis investigated numerically for the honeycomb (z = 3) and square (z = 4) lattices. The results show that there is notricritical point for the system.

无序超结构Na_(5)W_(14)O_(44)的制备与原子尺度表征

本文采用热氧化法制备了单晶(800℃)和具有无序超结构(600℃)的Na_(5)W_(14)O_(44)纳米片,利用扫描透射电子显微技术在原子尺度解析了无序超结构样品中单胞厚度的层状旋转畴结构。旋转畴的旋转角为120°和180°,不同厚度的旋转畴无序地拼接在一起构成无序超结构Na_(5)W_(14)O_(44)。根据群论的知识,从理论上解释了旋转畴结构形成的原因,结合实验确定了120°旋转的2种取向关系。本文加深了对复杂畴结构Na_(5)W_(14)O_(44)生长机理的理解,为调控层状结构的钠钨青铜材料的结构和性能提供了重要参考。