深冷处理和温度对Fe-Mn合金阻尼性能的影响

通过测定Fe-Mn合金的层错几率以及借助G—L位错脱钉模型,研究了深冷处理和温度对其阻尼性能的影响。进一步揭示了Re-Mn合金的高阻尼机制.采用倒扭摆测试合金的阻尼性能、SEM观察显微组织、XRD测定物相体积分数和层错几率.结果表明,Fe-Mn合金的高阻尼机制与Shockley不全位错的脱钉运动相关;深冷处理增加了合金的层错几率,即增加了Shockley不全位错数量。阻尼性能得到提高;升高温度降低了Shockley不全位错的脱钉力,在一定应变振幅下,温度越高可以产生脱钉的Shockley不全位错数量就越多,合金的阻尼性能升高.

Cr对Fe-Mn合金阻尼性能和耐腐蚀性能的影响

为了提高Fe-Mn阻尼合金的抗腐蚀性能，在Fe-Mn二元合金中加入一定量的Cr元素，采用倒扭摆法测试Fe-19Mn，Fe-17Mn-2Cr和Fe-16Mn-6Cr三种合金的阻尼性能，采用失重法测试合金在3％NaCl溶液中的耐腐蚀性能，采用OLYMPUS显微镜分析合金的微观组织。结果表明，在0．5×10^-4-5．5×10^-4的扭转应变振幅范围内，三种合金的阻尼性能随应变振幅的变化趋势一致，呈现近似线形增加；Fe-19Mn合金阻尼性能高于Fe-17Mn-2Cr和Fe-16Mn-6Cr，而后两种合金阻尼性能相当；同时Cr的加入提高了Fe-Mn合金的耐腐蚀能力。

Fe-Mn合金阻尼机制的研究

根据位错运动理论,分析了Fe-Mn合金中Shockley不全位错的运动方式以及产生阻尼的机制,并依据这种模型讨论了水冷和深冷2种热处理工艺对合金阻尼性能的影响。利用倒扭摆测试合金的阻尼性能,采用SEM观察合金的微观组织,通过XRD测定合金的相组成以及层错几率。结果表明,Fe-Mn合金阻尼性能随应变振幅的变化数据符合Shockley不全位错脱钉内耗模型;合金经深冷处理后层错几率增加,即Shogkley不全位错数量增加,所以其阻尼性能得到提高。

预变形对Fe-Mn合金层错几率和阻尼性能的影响

探讨了Fe-Mn合金的高阻尼机制并采用G-L位错脱钉模型对其进行描述,同时通过测定层错几率,揭示了预变形(0—10%)对Fe-Mn合金阻尼性能影响的本质.采用倒扭摆测试合金的阻尼性能,SEM和TEM观察显微组织,XRD测定物相体积分数和层错几率.结果表明,Fe-Mn合金的高阻尼性能来源于层错界面上Shockley不全位错的脱钉运动,实验结果很好地符合G-L位错脱钉模型;预变形量小于4%时,预变形处理虽然对合金的ε马氏体量没有太大影响,但明显增加了其层错几率,即Shockley不全位错的数量,合金的阻尼性能随变形量增加逐渐提高;预变形量大于4%时,由于ε马氏体和层错的相互交割,增大了Shockley不全位错的脱钉难度,所以合金的阻尼性能随变形量增加逐渐下降.

Co-Ni磁控形状记忆合金的相变及显微结构

Ｃｏ基合金中存在从ｆｃｃ到ｈｃｐ的马氏体相变，其奥氏体－马氏体界面完全共格，层错能较低，马氏体相变的驱动力很小，易通过外磁场诱发ａ／６〈１１２〉Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不全位错的移动引起相变而产生对外的应变输出，是一种理想的磁控形状记忆候选材料。本文研究了Ｃｏ－Ｎｉ合金的金相组织和透射电子显微结构，测定了一组Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体相变及其逆转变温度。研究表明：Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体组织呈有规则的条片状，马氏体相变温度随Ｎｉ含量的增加而降低，其母相中存在层错，母相的饱和磁化强度高达１２４Ａｍ２·ｋｇ－１，是典型磁控形状记忆材料Ｎｉ２ＭｎＧａ的近两倍。

合金元素对Fe-Mn合金层错几率和阻尼性能的影响

对Fe-19Mn、Fe-17Mn-2Cr和Fe-19Mn-1.5S i这3种合金的层错几率和阻尼性能进行研究。采用倒扭摆测试合金的阻尼性能,XRD测试合金的层错几率和ε马氏体体积分数。结果表明,3种合金的阻尼性能都随着应变振幅的增加呈现近似线形增加,这可以通过Shockley不全位错的脱钉运动来解释;Si元素增加了Fe-Mn合金的层错几率和Shockley不全位错数量,但是由于原子半径的差异,其引起的晶格畸变很大,产生的空位等缺陷钉扎了Shockley不全位错的运动,因此显著降低了Fe-Mn合金的阻尼性能;Cr元素略微降低了Fe-Mn合金的层错几率和Shockley不全位错数量,但其产生的晶格畸变没有Si大,所以Fe-17Mn-2Cr合金的阻尼性能略有下降但程度小于Fe-19Mn-1.5Si合金。

预变形对FeMnCr合金阻尼性能的影响

研究了不同的预变形量对FeMnCr合金阻尼性能的影响,并根据位错运动理论,分析了Shockley不全位错的运动对该合金阻尼性能的影响。研究采用倒扭摆测试合金阻尼性能,OLYMPUS显微镜分析合金的微观组织,XRD分析合金的相组成。结果表明,该合金的阻尼性能随应变振幅的变化规律符合Shockley不全位错脱钉运动模型;随着变形量的增加,Shockley不全位错密度增加,合金阻尼性能得到提高,在4%变形量时达到峰值;随着变形量的继续增大,虽然Shockley不全位错增加,但因全位错的分割作用,使其长度LN减小,造成阻尼性能下降。

孪晶片层结构在室温轧制过程中的微观结构演变

研究了一种具有纳米孪晶片层结构的电解沉积铜的微观结构特征及其在室温轧制形变后的微观结构演变．结果表明,电解沉积制备的纯铜样品由柱状晶组成,柱状晶内含有平行于样品沉积表面的纳米量级厚度的高密度孪晶片层结构,在孪晶界上缺陷很少,为共格孪晶界．形变后,孪晶片层的微观结构特征与片层厚度密切相关．粗大的孪晶片层的形变行为以全位错运动为主,而细小的孪晶片层的形变行为以肖克莱(Shockley)位错在孪晶界上的滑移为主,从而导致几个纳米厚的超细孪晶片层消失．

孪晶界移动的动态过程

通过原位拉伸高分辨透射电镜观察,研究纳米孪晶铜中孪晶界的动态形变过程。实验发现,与以往分子动力学模拟计算预测的结果不同,Shockley不全位错主要从孪晶界与晶界的交叉点处发射,沿着孪晶界面运动,导致孪晶界移动。并对孪晶界移动作为纳米孪晶铜在塑性变形初期的一种主要形变方式进行了讨论。

集成电路芯片的工艺诱生缺陷

调研了三条100～150mm集成电路生产线上IC芯片的工艺诱生缺陷。研究表明,这些IC生产线上存在三种影响IC成品率的主要诱生缺陷,离子注入诱生弗兰克不全位错,薄膜应力和杂质收缩应力引起的位错和隔离扩散区的位错。前二种缺陷存在于MOS电路,后一种存在于双极型电路。弗兰克不全位错起因于离子注入损伤诱生的氧化诱生层错(OISF),薄膜应力和杂质收缩应力引起的位错和隔离扩散区的位错都与薄膜应力和高浓度替位杂质的收缩应力有关。同时,提出了减少这几类缺陷密度的工艺途径。

高锰钢的断裂特性

奥氏体高锰钢断裂有两个特点:低温冷脆转化现象以及呈现晶间断裂。Auger谱仪分析表明,晶间断裂并不是由硫、磷等杂质元素偏聚到晶界所引起;在扫描电镜下作动态拉伸观察其变形过程,证明高锰钢的各个晶粒孪晶变形很不均匀,导致晶界附近高的局部应力,产生了晶间裂纹。低温时孪晶变形比例更大,滑移困难,不能调整晶界附近孪晶引起的应力集中,致使晶间断裂扩展至整个试样,与此相联系的即产生了冷脆。

杂质元素对FeMn合金阻尼性能的影响

采用倒扭摆测试2种杂质含量不同的FeMn合金的阻尼性能,XRD测试合金的层错几率和ε马氏体体积分数,以了解材料纯洁度对FeMn合金阻尼性能的影响。采用OLYMPUS金相显微镜观察合金的微观组织。结果表明,2种合金的阻尼性能都随应变振幅的增加而呈线性增加;杂质含量对FeMn合金阻尼性能影响较大,杂质含量为0.722%的2#合金与杂质含量为0.235%的1#合金相比,在应变振幅为4.5×10-4时其对数衰减率降低了近20%。这是由于杂质元素含量越多,Shockley不全位错上的弱钉扎点就越多,脱钉运动的阻碍就越大,合金阻尼性能也就越低。

Insb 液相外延层内的两类层错

实验表明,IuSb液相外延层内存在着两类层错,即哑铃状层错与杆状层错.对两类层错的形态,结构与相互之间的作用进行了观察.分析表明,哑铃状层错为本征型层错,四周围以Shockley不全位错,而杆状层错很可能为非本征型层错.最后对层错的形成机制进行了讨论.

半导体ZnTe/GaAs界面层错的高分辨显微分析

本项研究对经热壁外延（ＨＷＥ）生长在ＧａＡｓ基底上的ＺｎＴｅ进行高分辨显微结构的观察。在ＺｎＴｅ／ＧａＡｓ界面上不仅存在着混合型全位错的扩展，而且首次发现类似螺旋位错分解的层错，并将其归结为原子在不全位错之后的堆积。

超薄纳米晶铜薄膜接触变形机制TEM研究

本文利用磁控溅射和光刻技术,制备纳米晶Cu薄膜/光刻胶/Si O2/Si复合材料;使用纳米压痕仪对纳米晶Cu薄膜(厚度约50 nm)进行压痕接触变形,结合发展的薄膜转移技术,将纳米晶Cu薄膜压痕区域直接转移到透射电镜(transmission electron microscope,TEM)铜网上对纳米晶Cu薄膜压痕区域进行变形机制研究。结果表明:在<40nm的晶粒内,形变孪晶是薄膜与压头接触变形的主要途径,通过TEM观察发现形变孪晶是通过晶界发出的不全位错而形成,同时晶粒形状发生变化;发现晶粒内部出现由三个不全位错形成的非共格孪晶现象,共格孪晶部分出现‘台阶’,位错与孪晶发生交互作用。

变形温度对含空洞的镁孪晶界面塑性变形机制的影响

采用嵌入原子势的分子动力学模拟方法研究了变形温度对镁孪晶界面预制纳米空洞缺陷拉伸性能的影响,并研究了其塑性变形机制。结果表明:在塑性变形过程中会产生不全位错、滑移带和堆垛层错等缺陷;变形温度对试件的杨氏模量和屈服应力均有影响,变形温度从100 K升高到500 K时,杨氏模量从48.81 GPa下降到38.5 GPa,屈服应力随变形温度的升高而减小,原因是温度升高,原子的热激活效应增强,位错克服障碍运动更容易,塑性变形能力提高,导致屈服应力降低;在变形初始阶段,随着变形温度提升,晶界和孪晶界面堆垛层错增加,但滑移位置影响不明显;在变形严重阶段,温度越高,变形越严重,新位错不断形成,高密度位错相互缠绕,导致位错塞积。

成分相关的单晶Cr-Co-Ni合金形变机制的分子动力学模拟研究

近年来,Co-Cr-Ni中熵合金因其杰出的性能在材料领域引起广泛关注。然而,在单晶Co-Cr-Ni中熵合金中,随着化学成分的变化,其内部微观结构对材料的塑性和硬度等力学性能的影响仍然需要详细研究。本工作借助分子动力学模拟,对包括等原子比例的CoCrNi和非等原子比例的Co_(10)(CrNi)_(90)、Cr_(10)(CoNi)_(90)以及Ni_(10)(CoCr)_(90)在内的不同成分的单晶Co-Cr-Ni中熵合金进行了深入探讨。研究结果揭示了不同成分下材料力学性能的显著差异,包括屈服应力、杨氏模量和流变应力。同时,分析了Lomer-Cottrell锁结构、层错四面体和显微组织的演化,以及这些因素对材料的强化作用。

单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟

使用分子动力学方法,模拟研究了单晶Cu(001)薄膜在双向等轴拉伸应变下的塑性变形行为.当应变超过一定值时,样品通过产生位错、层错及孪晶而发生塑性变形.当应变相对较低时,不全位错首先在薄膜表面形核并在密排面上滑移,留下堆积层错;当应变增加时,位错在表面与内部同时成核生长,层错数量也随之增加.分析了相邻滑移面上的位错之间相互作用形成孪晶的微观过程.材料内部形成大量堆积层错及孪晶后,较大孪晶的密排面上的原子也会发生滑移,形成孪晶内部的层错结构以释放残余应力.

应变速率对含空洞的镁孪晶界面塑性变形机制的影响

利用嵌入原子势的分子动力学模拟,研究了应变速率对含空洞的镁孪晶界面塑性变形机制的影响。结果表明,塑性变形的主要形式包括不全位错、滑移带和堆垛层错;应变速率不会改变试样的杨氏模量,应变速率愈大屈服应力愈大;随着应变速率增大,位错和滑移带的数量增加,堆垛层错的数目先增加后减小,位错运动自由行程的平均长度减小;随着变形进行,位错源不断产生新位错,导致位错密度提高;高应变速率时,晶界处容易形成应力集中,并会有微裂纹产生。