镁合金中■两种孪晶界面的可动性比较

形变孪生是镁合金的主要塑性变形方式之一,镁合金的两种主要孪晶为■孪晶,两种常见孪晶在形貌上存在较大的差异。本文采用分子动力学模拟与微观组织实验观察相结合的手段,研究了两种孪晶压缩过程的应力应变曲线、微观结构以及界面的迁移方式,对比分析两种孪晶界面的可动性。并且从原子运动以及位错滑移的角度,解释两者存在差异的原因。结果表明:■孪晶界迁移所需的应力较■孪晶界迁移所需的应力低,并且■孪晶界的迁移呈现"弓形"方式,而■孪晶界以"台阶"的方式进行迁移。■孪晶界的迁移是B/P面相互转变的过程,因而界面更容易大范围、高速率地迁移;而透射电镜(TEM)观察和模拟结果均显示,■孪晶界面上存在周期性的界面位错,阻碍了孪晶界的移动,并且需有基面位错滑移至孪晶界面处堆积,为■孪晶界的迁移提供能量。

形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究进展

Ⅱ型孪晶是形状记忆合金中热弹性马氏体变体间的一种主要孪生现象,由于Ⅱ型孪晶的孪生面属于无理指数,其孪晶界面原子级别的精细结构在学术界一直存在着很大的争议。主要从实验观察和分子动力学模拟两个方面,综述了形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究成果,并探讨了其尚存的主要问题以及解决这些问题的思路。

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。

TiAl中180°孪晶界面附近应力场的LACBED研究

ＴｉＡｌ中１８０°孪晶界面附近应力场的ＬＡＣＢＥＤ研究吴文涛，朱 静（治金部钢铁研究总院，北京１０００８１）ＴｉＡｌ金属间化合物具有低密度、高熔点。较高的高温强度和持久强度等性能，在航空航天领域有广阔的应用前景，但其室温塑性差，断裂韧性低，裂纹扩展速...

Fe和Co对Ni_2MnGa合金(110)马氏体孪晶界面电子结构的影响

利用密度泛函理论研究了Fe,Co两种合金元素对Ni2MnGa合金(110)马氏体孪晶界面电子结构的影响.分别从界面能、偏聚能、磁矩、键序和电子态密度等角度对合金元素在界面处的掺杂效应进行了分析和比较.计算结果表明,在对界面的钉扎作用上,Co的界面掺杂效应较Fe的掺杂效应强;对于界面磁性的影响,Fe掺杂对界面磁结构的作用比Co掺杂显著.

Cu-Zn-Al双程记忆合金中Ⅱ类孪晶的界面观察

用高分辨电镜观察了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ双程记忆合金中９Ｒ型热弹性马氏体内Ａ：Ｂ型变体对及其界面结构变体Ａ和Ｂ以［０１１］β（即［５９１］９Ｒ）为轴旋转了１８０°，呈Ⅱ类孪晶取向关系Ａ：Ｂ型变体对还具有（１１４）［１１０］９Ｒ，Ａ／／（１１４）［１９２］９Ｒ，Ｂ取向关系，在这一取向下，观察发现堆垛缺陷仅存在于变体Ａ中，变体Ａ与Ｂ以共格界面相匹配，界面为无理指数界面，即Ｋ１（１０．８４２９ ２．５８５９）．界面在原子尺度上大量存在着１—２个原子高度的结构台阶，偶尔存在７—８个原子高度的生长台阶．结构台阶面为（１１４）９Ｒ，台阶梯度方向为［２０１］９Ｒ台阶面与Ｋ１面边线夹角的测量值约为７．３°；接近理论计算值７．４５”．

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。

La_(1-x)Sr_xMnO_3体系中Mn_3O_4微孪晶表征

La1-x Sr x MnO3(LSMO)锰氧化物由于具有显著的庞磁电阻效应而被广泛关注,但少量Mn3O4杂质相会破坏其磁电阻效应.采用透射电子显微术及其相关分析方法,系统表征了杂质相Mn3O4中的微孪晶结构,并分析其形成机制.研究发现,在具有锐钛矿结构的Mn3O4中,微孪晶的孪晶面为(112)面,且孪晶面附近含有少量Sr原子;孪晶面出现几率与Sr原子含量之间的关系表明,孪晶的形成归因于少量Sr原子降低了孪晶界面形成能,这有助于推测出从锐钛矿向钙钛矿发生结构演化的一般规律.

铜基金属纳米多层膜界面介导的损伤及断裂行为原位研究进展

作为一种典型异质结构材料,纳米金属多层膜的力学响应通常表现出界面介导的损伤及断裂行为。而基于电镜发展的原位力学测试方法,可实现多层膜变形过程中力学行为的精确刻画,从而有助于揭示其界面损伤及断裂的潜在物理机制。当前围绕纳米多层膜的原位研究已有诸多进展。以铜基金属纳米多层膜为例,从缺陷-界面交互行为出发,基于组元层厚对位错运动的影响,详细讨论了位错塞积、约束层滑移和位错穿越3种位错-界面交互机制导致界面损伤的原位研究进展;阐述了孪晶-界面交互行为对界面损伤的影响,进一步分析了因孪生导致的界面损伤行为。在此基础上,讨论了多层膜变形过程中界面介导的裂纹萌生和扩展行为;基于界面类型、载荷加载形式和裂纹偏转等因素,详细分析了多层膜界面介导的断裂机制。最后对材料损伤断裂行为的原位研究进行了展望。

U-5．7Nb合金的微观变形机制

一般认为，处于单斜α”相的U-5．7Nb合金室温下的塑性变形主要是孪晶界面的移动，而不是由于滑移位错的移动，但这些都是居于理论上的推测，没有具体的实验证据。因此利用现有的电子显微分析技术，原位观察研究U-5．7Nb合金在变形过程中的微观机制，从而揭示微观结构与宏观性能之间的联系十分必要。在透射电镜（TEM）中进行原位拉伸观察裂纹的形核和扩展是有效的方法。利用H-800透射电镜的原位拉伸实验台对U-5．7Nb合金进行原位微观断裂研究。

能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。