面心立方结构钛的研究进展

面心立方结构钛是一种亚稳相,最早发现于超薄钛膜。除此之外,钛及钛合金在经历大塑性变形之后,也常常会发生hcp→fcc钛及钛合金的相变。近年来,大量研究报道了钛及钛合金经冷轧、压缩、拉伸和球磨等加工后观察到面心立方结构钛。为此,对近几十年来面心立方结构钛的制备方法、相变机理及其变形行为的研究进展进行了详细介绍。现有研究已证实,面心立方结构钛不仅能够协调材料的变形,而且有利于材料强度的提高。

多层尺寸梯度面心立方点阵结构力学性能研究

针对均匀点阵结构能量吸收性能低和截面梯度点阵结构刚度性能较差的问题,设计了多层尺寸梯度面心立方点阵结构,通过理论、仿真和试验方法研究了其力学性能。首先,采用SS316L不锈钢材料和选择性激光熔融(SLM)技术,制备了胞元尺寸梯度面心立方(SG-FCC)和均匀面心立方(U-FCC)两种点阵结构的试验件,并进行了准静态压缩试验;然后,在试验和有限元分析的基础上,获得了两种点阵结构在压缩过程的力学行为,基于杆梁变形理论和多层梯度点阵结构刚度组集方法,提出了两种点阵结构的等效弹性模量理论模型;最后,研究了不同梯度因子对SG-FCC点阵结构压缩性能的影响规律。试验结果表明:相比于U-FCC点阵结构,SG-FCC点阵结构的力学性能更加优异,其刚度和比刚度分别增长了17.8%和16.2%,吸能量和比吸能量分别提高了10.8%和10.36%。所提出的SG-FCC点阵结构弹性模量理论模型与试验和有限元分析结果相比吻合较好,误差小于10%,可用于SG-FCC点阵结构的刚度预测;当梯度因子为1.5时,SG-FCC点阵结构的刚度性能较好;当梯度因子为3时,SG-FCC点阵结构的吸能性能较好。该研究可为集高刚度和大吸能性能的轻质化结构设计和工程应用提供参考。

基于机器学习的面心立方高熵合金弹性性能预测

提出预测面心立方高熵合金弹性性能的机器学习模型。数据集来源于第一性原理计算得到的186组样本。测试集体积模量(B)和剪切模量(G)预测值的拟合优度(R2)分别达到0.81和0.84。根据机器学习结果,Co Ni CuMoW在等主元高熵合金(G/B≤0.57)中具有最高的B、G和弹性模量(Y)和良好的塑性。第一性原理计算结果表明,当W含量增加时,(CoNiCuMo)1-xWx合金的弹性各向异性提高,且塑性下降。差分电荷密度分析结果表明,W—W和W—Mo键存在明显的电荷聚集,表明W原子与邻近原子间存在共价键作用。

面心立方晶体单晶材料弹塑性本构模型

基于正交各向异性材料在偏轴受载时存在拉、剪应力耦合效应的影响,通过增加一项由应力偏张量分量的二次乘积项构成的应力不变量,对Hill屈服模型进行修正,并根据面心立方晶体单晶材料的屈服特点提出了新的屈服准则。用新屈服准则对国产DD3单晶合金的屈服应力进行预测,预测结果与试验结果相吻合;新屈服准则与Hill屈服准则相比,在760℃时的预测精度显著提高。在此基础上,重新定义适合新屈服准则的等效应力和等效应变,并由联合流动法则,以屈服函数作为塑性势函数,建立面心立方晶体单晶材料的弹塑性本构模型,推导出相应的弹塑性矩阵。对于各向同性材料,新屈服准及其等效应力和等效应变退化为VonMises屈服准则和其相应的等效应力与等效应变。

杂质原子在面心立方晶体中诱发的成对挛晶

为研究杂质原子在面心立方晶体内诱发的孪晶,采用刚性球模型进行计算研究。计算结果表明,当杂质元素的原子半径与晶体的原子半径之比约为1.65时,如果杂质原子吸附在面心立方晶体的{111}晶面上时,将可能在该{111}面上的某个[112]晶向上及与该{111}面的该[112]晶向成109.5°的另一个{111}面上的某个[112]方向上同时诱发挛晶,即诱发成对的挛晶,而不是仅仅在原来的{111}晶面上诱发一处孪晶.杂质原子诱发成对孪晶及单孪晶的的可能性各为50%.

面心立方合金调幅分解与有序化的X射线和透射电镜衍射研究

在点阵波理论基础上，通过假定合金中溶质原子浓度的适当分布并建立与之相应的衍射波波幅表达式，利用计算机模拟得面心立方（Ｃｕ－４ｗ ｔ％ Ｔｉ）合金调幅（Ｓｐｉｎｏｄａｌ）分解与有序化共存的Ｘ射线衍射边带形貌，其波形与实验结果颇为相近。进一步根据迭加原理在两相互垂直方向上对上述衍射边带合成。

面心立方晶体的膨胀系数和弹性模量

以面心立方金属晶体Ag,Cu,Ni为例,讨论了非简谐振动对晶体的热膨胀系数、固体弹性模量的影响.结果表明:只有考虑到第二非简谐系数后,热膨胀系数随温度的升高而非线性地增大;弹性模量只与第一非简谐系数有关,而与简谐系数和第二非简谐系数无关.

面心立方晶体热力学性质的非简谐效应

以氩晶体为例,讨论了非简谐振动对面心立方晶体的热膨胀系数、压缩系数、热容量以及状态方程等的影响,求得了格林爱森常数随温度变化的关系式,分析了定压热容量随压强变化的规律,所得结果与实验事实基本相符.

面心立方金属｛111｝<110>滑移和 ｛111｝<112>孪生平面 共生变形的Bishop—Hill分析

将 Ｂｉｓｈｏｐ－Ｈｉｌｌ最大功原理拓展于 ｆｃｃ金属｛１１１｝｛１１０｝滑移和｛１１１｝（１１２）孪生两种机制同时起作用的平面共生变形研究了不同临界剪切应力（ＣＲＳＳ）之比ε对各理想取向的屈服应力状态及相应活化系的影响．分析结果表明，当ε＞１／３（１／２）时，Ｃ，Ｇ和Ｒｃｕ ３种取向共同的活化系均为滑移系，不易孪生；其它５种取向共同的活化系均包括滑移系和孪生系，有孪生倾向．同时分析了取向空间里屈服强度各向异性及 Ｔａｙｌｏｒ因子 Ｍ的变化规律，发现当引入孪生机制时，随着ε的减小，与仅发生滑移变形的情况相比，其屈服强度各向异性越来越小；最强和最弱的Ｍ值同时也变得越来越小，但最大值变化幅度大于最小值。且最强Ｍ值的取向位置没有改变，均位于ＲＧ取向处．

面心立方金属纳米材料变形机制研究进展

与传统块体金属材料相比,纳米金属材料具有更加优异的力学性能.而材料外在的力学性能与材料在外力作用下的原子尺度显微结构变化直接相关.研究金属材料在应力下结构演化的原子机制,建立一个清晰的原子尺度下微观结构演变的物理图像,是高性能材料设计和优化的重要基础.主要介绍近年来面心立方纳米金属变形机理研究上取得的主要进展.首先,对各种研究金属纳米材料变形机制的实验方法进行一个简单的介绍;然后,对多晶和单晶金属纳米材料的尺寸效应以及变形机制的研究进行总结;最后,归纳纳米金属材料与块体金属材料塑性变形模式的不同,并对未来面临的挑战做简要的展望.

用面心立方金属板的ODF预估R值的不同模型比较

本文用非平方屈服函数在Sach、Tayler和Kochendorfer三种物理模型建立了三种R（塑性应变比）值计算软件程序。对织构类型单一,织构明锐;织构类型单一,织构稍漫散,织构类型复杂,织构漫散三种织构试样进行了ODF（三维取向分布函数）测算,并预估了R值。结果表明,三种模型计算R值,在不同方位角下其变化趋势是一致的,其值也接近相等。

面心立方双层磁性薄膜中体模的变化特征

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜,重点讨论了界面交换作用在铁磁性界面交换作用(J_(AB)>0)和反铁磁性界面交换作用(J_(AB)<0)时对体系体模的影响.结果表明,界面交换作用对奇数体模没有影响,偶数体模的能量随界面交换作用的变化遵循一定的规律:当J_(AB)>0时,随着界面交换作用的增大,偶数体模的激发能在不断增大;当J_(AB)<0时,随着界面交换作用的减小,偶数体模的激发能在不断减小.

面心立方固溶体合金的团簇加连接原子几何模型及典型工业合金成分解析

工业合金牌号的成分选择体现了固溶体合金的化学短程有序结构,满足由最近邻两层原子组成的"团簇加连接原子"模型,例如对于置换型面心立方固溶体Cu-Zn,其合金牌号成分可以表述为[Zn-Cu_(12)]Zn_(1-6)和[Zn-Cu_(12)](Cu,Zn)_6,其中方括号内为第一近邻配位多面体团簇.基于此,本文赋予团簇式以具体原子结构的含义,对置换型面心立方固溶体结构中团簇的可能存在形式进行了穷尽,得出团簇式所对应的所有"团簇加连接原子"结构单元模型,给出团簇和连接原子之间的比例和空间排列的所有可能,并对Cu-Zn和Cu-Ni合金常用牌号对应的团簇式给出了三维结构模型,进一步验证了前期关于合金团簇式解析的正确性.用这些模型中原子化学序描述合金的成分,赋予团簇式以具体的原子结构意义,为进一步开发新的合金提供了理论依据.

面心立方晶格第一布里渊区的三维动画模拟

介绍固体物理学中面心立方晶格第一布里渊区的三维动画模拟,重点分析了三维动画的设计思想,并展示了部分效果图,最后对动画模拟在教学实践中的效果作了简要评价.

面心立方的金属氢结构与能量的全量子力学计算

本文利用电子瞬时配对形成未饱和共价键的物理模型来划分通道，将改进的排列通道量子力学方法推广应用于面心立方的金属氢结构与能量的理论计算。结果发现，当中心原子与周围项角间距Ｒ０＝１．７０Ａ０时，总能量有一极小值－７．７５４（ｈ．ａ．ｕ．），表明金属氢的面心立方结构是稳定存在的，从而通过定量理论计算验证了金属氢高压合成机理的合理性。

面心立方晶格的非简谐效应

本文以氩（Ａｒ）晶体为例，讨论了原子作非简谐振动对面心立方晶体的压缩系数、热容量、状态方程、格林乃森常数等的影响。

三维面心立方网格下的直线生成算法

以菱形十二面体为体素构成的三维面心立方(Face-Centered Cubic,FCC)网格是六角网格在三维的一种推广,直线生成算法在三维图形和图像应用中是一个非常重要和基础的算法.文中首先研究了二维六角网格下基于附属菱形空间的直线生成算法,然后将其推广至三维FCC网格,得到了一种FCC网格下的直线生成算法,该算法在三维方形网格下的Bresenham算法的基础上,利用附属平行六面体空间的平行六面体与FCC网格空间的体素之间的一一对应关系生成直线.该算法应用简单的判断公式,一步最多可生成3个体素,且只涉及到整数运算,因而没有累计误差.

面心立方金属Cu,Ag,Au和Al的自扩散能量计算

为了解面心立方金属(FCC)Cu,Ag,Au和Al中原子的自扩散机制,用改进分析型嵌入原子法(MAEAM)分别计算了这四种金属的第一最近邻(FNN),第二最近邻(SNN)和第三最近邻(TNN)的自扩散过程中的能量.这四种金属的三种扩散机制中的计算结果表明:每一种扩散机制能量曲线图对称,并且在扩散路径中点位置能量最大;每种金属的三种扩散机制中,第一最近邻自扩散最容易发生.

基于Matlab的紧束缚近似下面心立方晶格s态能带三维分析

鉴于许多金属如金、银、铜及半导体材料硅、锗等的晶格结构属于面心立方晶格,因此研究面心立方晶格的能带结构对金属与半导体材料性质的认识有着重要的意义.利用Matlab对面心立方晶格在紧束缚近似下的s态能带的等能面进行计算机模拟,得到简约布里渊区内的不同能量值等能面的三维清晰图像.其中,既有类似近自由电子的准球面,也有与实验获得的金属费米面相似的曲面,直观地展现了面心立方单晶s态能带在状态空间的结构形态.