晶界
- C-HRA-5奧氏體耐熱鋼晶粒尺寸分布對(duì)晶間腐蝕性能的影響
高溫下,不銹鋼在晶界上析出碳化物M23C6,導(dǎo)致晶界附近形成貧Cr區(qū),增加了材料的晶間腐蝕敏感性。C-5耐熱鋼和316L不銹鋼在熱軋和高溫固溶處理過程中易出現(xiàn)混晶[9-10],混晶中粗晶的粒徑可達(dá)毫米級(jí),這會(huì)嚴(yán)重降低材料的力學(xué)性能[10-11]。研究人員通過1 000～1 100 ℃熱軋和1 200 ℃固溶處理可消除C-5耐熱鋼中的混晶組織[9]。時(shí)效態(tài)304不銹鋼的雙環(huán)動(dòng)電位再活化(DL-EPR)試驗(yàn)結(jié)果表明,晶粒越大,晶間腐蝕越嚴(yán)重[4]。而目前關(guān)于混
腐蝕與防護(hù) 2023年7期2023-09-07
- 微米級(jí)選區(qū)激光熔化316L 不銹鋼拉伸變形中Σ3n 特殊晶界的分布
提出大幅增加特殊晶界(special boundary,SB)的比例(fSBs)來提高多晶材料晶界時(shí)效行為的構(gòu)想，提出了“晶界特征分布(grain boundary character distribution,GBCD)優(yōu)化”的概念，以Σ3n(n=1,2,3)晶界為特征，并在奧氏體不銹鋼的GBCD 優(yōu)化中取得重要進(jìn)展.文獻(xiàn)[11]認(rèn)為304 不銹鋼變形后的特殊晶界可以有效阻斷大角度晶界的連通性，但缺乏對(duì)GBCD 優(yōu)化機(jī)制的深入探討，特別是對(duì)Σ3n這類特殊
焊接學(xué)報(bào) 2023年1期2023-04-05
- 高性能高溫合金的發(fā)展新思路
通過合金化和減少晶界（制備單晶）的方式來提升高溫合金的抗蠕變性能。然而，隨之而來的合金制備工藝復(fù)雜、成本居高不下等一系列問題，導(dǎo)致進(jìn)一步提升高溫合金的抗蠕變性能面臨巨大挑戰(zhàn)。晶界——高溫條件下合金抗蠕變的“短板”金屬通常以多晶體的形式存在，多晶體由晶粒所組成，晶粒是外形不規(guī)則的小晶體。晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界。在常溫條件下，想要強(qiáng)化金屬材料，其中一個(gè)方法就是增加晶界數(shù)量。但在高溫下，晶界遷移、晶界滑動(dòng)、晶界擴(kuò)散等失穩(wěn)機(jī)制會(huì)導(dǎo)致晶界軟化及強(qiáng)化效應(yīng)消失
學(xué)會(huì) 2022年11期2022-12-31
- 亞禁帶光照對(duì)CdZnTe 晶體中晶界電場(chǎng)分布的影響*
361024)晶界是限制CdZnTe 核輻射成像探測(cè)器大面積應(yīng)用的主要缺陷之一.為了探究改善晶界附近電場(chǎng)分布特性的方式,本文采用Silvaco TCAD 從理論上研究了亞禁帶光照對(duì)于含晶界CdZnTe 探測(cè)器內(nèi)電場(chǎng)分布的影響.仿真結(jié)果表明,在無偏壓下,亞禁帶光照能使得晶界勢(shì)壘降低,從而減小對(duì)載流子傳輸?shù)淖璧K作用.在外加偏壓下,亞禁帶光照使得晶界引起的電場(chǎng)死區(qū)消失,使其電場(chǎng)分布趨向于線性分布.同時(shí)研究了不同波長(zhǎng)和不同強(qiáng)度的亞禁帶光照對(duì)于晶界電場(chǎng)分布的影響,
物理學(xué)報(bào) 2022年22期2022-12-05
- 純鋅中變形孿晶界精細(xì)結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡表征
此，{102}孿晶界的微觀結(jié)構(gòu)，{102}孿晶的形核和生長(zhǎng)機(jī)制及其對(duì)力學(xué)性能的影響，長(zhǎng)期以來受到了研究者們的關(guān)注，人們綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和計(jì)算機(jī)模擬等手段對(duì)上述問題進(jìn)行了研究[5-10].到目前為止，關(guān)于{102}孿晶形核和生長(zhǎng)機(jī)制的研究，主要聚焦在c/a值（a和c為晶格常數(shù)）接近HCP理想軸比（1.633）的金屬（如鈦、鎂、鈷）.相比之下，對(duì)c/a值大幅偏離HCP理想軸比的金屬（如鋅、鎘）中{102}孿晶的形核和生長(zhǎng)機(jī)制，現(xiàn)有的研究尚存在不足，從而限制了對(duì)
分析測(cè)試技術(shù)與儀器 2022年3期2022-10-08
- 晶界工程對(duì)316L不銹鋼晶界形貌影響的三維研究
著大量形貌各異的晶界，這些晶界相互連接構(gòu)成晶界網(wǎng)絡(luò)，是多晶體材料顯微組織的重要組成部分，對(duì)材料的性能有著重要的影響[1-3]。形貌是晶界最基本的幾何結(jié)構(gòu)特征，對(duì)晶界的形貌特征進(jìn)行定量表征和深入研究[4-5]，對(duì)于研究多晶體材料的顯微組織結(jié)構(gòu)有著重要的意義。然而，目前常用的顯微分析技術(shù)大多只能在二維截面上進(jìn)行觀察分析，并以此來推斷材料的三維顯微組織結(jié)構(gòu)，無法得到全面的三維晶界形貌信息[6]。而在三維尺度重構(gòu)多晶體微觀組織結(jié)構(gòu)[7]可以為材料提供其內(nèi)部微觀組織
上海金屬 2022年4期2022-08-03
- 基于截?cái)嗲驙钅Ｐ偷腇e扭轉(zhuǎn)晶界的能量計(jì)算
063）0 前言晶界作為金屬多晶材料內(nèi)相鄰晶粒間的過渡區(qū)，是材料組織結(jié)構(gòu)的重要組成部分，會(huì)顯著影響材料的各項(xiàng)性能。晶界能作為晶界的重要特性之一，它會(huì)影響材料再結(jié)晶演變過程，同時(shí)，還會(huì)在相變、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大和許多其他界面相關(guān)現(xiàn)象中發(fā)揮關(guān)鍵作用。目前，已有許多關(guān)于晶界取向參數(shù)的研究。楊亮在計(jì)算Al與Ni 晶界能時(shí)發(fā)現(xiàn)晶界能不會(huì)隨重位因子的改變而呈現(xiàn)一定規(guī)律的改變。雖然已經(jīng)有大量關(guān)于晶界能計(jì)算的研究，但是大部分都是針對(duì)面心立方金屬Al 與Ni 的研究，只有極少
中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2022年7期2022-07-14
- 晶界碳化物和冷變形對(duì)600合金應(yīng)力腐蝕開裂的影響規(guī)律
較大，主要取決于晶界或晶內(nèi)碳化物分布情況。通常，碳化物僅在晶界分布時(shí)，其SCC敏感性較低。相反，如果碳化物隨機(jī)分布(晶界和晶內(nèi))且存在細(xì)晶區(qū)或者條帶組織時(shí)，其SCC敏感性將顯著提高[4]。因此，為了降低600合金的SCC敏感性，采用特殊熱處理(TT)技術(shù)，使合晶內(nèi)過剩的C元素在晶界上充分析出，并與Cr元素在晶界上形成連續(xù)或半連續(xù)分布的碳化物，從而顯著降低其沿晶(IG)SCC敏感性[5-7]。在核設(shè)備制造、安裝和維護(hù)過程中，難免會(huì)引入一定程度的冷變形。前人研
腐蝕與防護(hù) 2022年4期2022-06-14
- 運(yùn)動(dòng)晶界與調(diào)幅分解相互作用過程的相場(chǎng)法研究*
710048)晶界控制的調(diào)幅分解對(duì)材料微觀組織及性能有著十分重要的影響,然而,限于研究手段,我們對(duì)晶界與調(diào)幅分解間相互作用過程及機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍存在不足.本文采用相場(chǎng)法模擬了實(shí)際多晶體系的調(diào)幅分解過程,研究了晶界曲率及晶界處原子擴(kuò)散速率對(duì)調(diào)幅組織形貌的影響,并討論了調(diào)幅分解與晶界遷移的相互作用關(guān)系.結(jié)果表明,晶界能夠促進(jìn)并調(diào)制調(diào)幅組織形貌,晶界附近為各向異性調(diào)幅組織,晶粒內(nèi)部為各向同性雙連通調(diào)幅組織;隨著晶界曲率增大,調(diào)幅組織由垂直晶界轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫?span id="j5i0abt0b" class="hl">晶界;調(diào)幅分
物理學(xué)報(bào) 2022年7期2022-04-15
- 基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的α-Fe晶界能預(yù)測(cè)
容易在結(jié)構(gòu)鋼中的晶界處聚集形成氦泡，從而導(dǎo)致材料脆化. 不同的晶界對(duì)氦泡誘導(dǎo)脆化的敏感程度是不同的[1]. “晶界工程”[2]通過控制和設(shè)計(jì)晶界來改進(jìn)材料性能，首先需要獲知結(jié)構(gòu)鋼中各晶界的性質(zhì). 晶界能作為晶界的主要特性之一，可在一定程度上衡量晶界的性質(zhì)[3]. 獲取晶界能的方法主要有理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量和模擬計(jì)算. 著名的Read-Shockley公式[4]基于理論推導(dǎo)得到了晶界能和取向差角之間的關(guān)系，但僅適用于小角度晶界. Hasson和Goux[5]通
原子與分子物理學(xué)報(bào) 2022年3期2022-03-05
- 晶界特征對(duì)7020鋁合金腐蝕行為的影響①
分研究認(rèn)為小角度晶界表現(xiàn)出更好的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕抗性，而大角度晶界則對(duì)晶間腐蝕更敏感［7-8］。一方面，小角度晶界上較難形成明顯的無沉淀析出帶（PFZ）［9］，另一方面，大角度晶界處因?yàn)?span id="j5i0abt0b" class="hl">晶界能較高更容易形成粗大而連續(xù)的析出相和較寬的PFZ，容易成為腐蝕活躍區(qū)域，因此裂紋易沿大角度晶界擴(kuò)展［10-11］。黃明初等人［12］研究發(fā)現(xiàn)，7475鋁合金部分再結(jié)晶組織較完全再結(jié)晶組織具有更小的晶間腐蝕深度和腐蝕電流，未再結(jié)晶組織因存在的大量亞晶界而延緩了晶間腐蝕的
礦冶工程 2021年6期2022-01-06
- Si3N4 陶瓷材料晶界特征分布研究*
100021)晶界的結(jié)構(gòu)對(duì)氮化硅陶瓷材料的物理和化學(xué)性能、特別是高溫力學(xué)性能有重要影響.本文利用基于電子背散射衍射技術(shù)、體視學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)的五參數(shù)分析法研究了國(guó)產(chǎn)和國(guó)外產(chǎn)熱等靜壓燒結(jié)的商用氮化硅軸承球樣品的晶界特征分布.結(jié)果表明,兩個(gè)樣品的晶界取向差分布均在約180°處出現(xiàn)異常,相關(guān)晶界占總晶界的比例明顯高于隨機(jī)分布,其取向差主要包括[0 1–1 0]/180°和[–1 2–1 0]/180°,分別對(duì)應(yīng)∑2 和∑3 晶界.兩個(gè)樣品中的∑2 晶界的界面匹配基本
物理學(xué)報(bào) 2021年22期2021-12-09
- 鐵/鎳基奧氏體多晶合金晶界彎曲研究進(jìn)展
陽(yáng) 110016晶界是金屬材料中典型的面缺陷，合金的諸多失效行為均與晶界有關(guān).尤其在高溫狀態(tài)下，晶界強(qiáng)度下降成為合金承載失效的薄弱環(huán)節(jié)，因此如何通過調(diào)控晶界來改善合金性能一直受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視.彎曲晶界是平直晶界在特定的工藝條件下發(fā)生彎曲形成的一種特殊形狀的晶界，通常用平均波長(zhǎng)和平均振幅來表征彎曲晶界的幾何特征[1].改變晶界形狀，使傳統(tǒng)的平直晶界變?yōu)閺澢?span id="j5i0abt0b" class="hl">晶界，是強(qiáng)化晶界、提高合金性能的重要手段之一.國(guó)外從20 世紀(jì)50 年代末期開始研究彎曲晶界現(xiàn)象
工程科學(xué)學(xué)報(bào) 2021年10期2021-10-23
- 孿晶界對(duì)Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金力學(xué)行為影響的分子動(dòng)力學(xué)模擬*
原子水平揭示了孿晶界對(duì)納米孿晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金變形行為的影響.研究結(jié)果表明,納米孿晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金的屈服強(qiáng)度隨著孿晶界間距的減小而增大,呈現(xiàn)Hall-Petch 關(guān)系.然而,孿晶界間距存在一個(gè)臨界值,使得高熵合金的屈服強(qiáng)度在該值前后對(duì)孿晶界間距的敏感度發(fā)生了明顯改變.研究指出,隨著孿晶界間距的減小,納米孿晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金的變形機(jī)制發(fā)生了從以位錯(cuò)滑移主導(dǎo)到以非
物理學(xué)報(bào) 2021年18期2021-10-08
- 晶界工程處理對(duì)304不銹鋼耐蝕性能和力學(xué)性能的影響
碳化物的析出導(dǎo)致晶界周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū)，基體中鉻元素的耗盡使鉻氧化物形成的致密保護(hù)膜受到抑制[4]，最終使不銹鋼耐腐蝕性降低。Watanabe[5]提出“晶界設(shè)計(jì)與控制”概念，后來發(fā)展為晶界工程（grain boundary engineering，GBE）。GBE通過晶界特征分布優(yōu)化提高金屬材料抗晶間腐蝕能力[3,6-9]。重合位置點(diǎn)陣晶界模型中低重合位置點(diǎn)陣晶界，被稱為特殊晶界，具有晶界能低、晶界偏聚程度小、晶界擴(kuò)散率低、沿晶析出幾率小等特性，能有效防止鉻
有色金屬材料與工程 2021年4期2021-09-24
- 硼在fcc-Fe晶界偏析及對(duì)界面結(jié)合能力影響的第一性原理研究*
3)六種對(duì)稱傾斜晶界的偏析行為, 從原子和電子層次揭示了B的偏析機(jī)制.結(jié)果表明: B更易偏析于∑5(210), ∑5(310)和∑9(114)晶界, 而在∑9(221), ∑3(112) 和∑11(113)晶界偏析的傾向較弱; B優(yōu)先占據(jù)配位數(shù)最大、五面體或六面體構(gòu)型的位置; 拉伸實(shí)驗(yàn)和Rice-Wang熱力學(xué)模型計(jì)算表明, B在晶界的偏析可提高界面的結(jié)合能力; B在∑9(114)晶界偏析后電子結(jié)構(gòu)引起局部電荷密度增加導(dǎo)致的化學(xué)效應(yīng)優(yōu)于結(jié)構(gòu)變化帶來的不利影
物理學(xué)報(bào) 2021年16期2021-09-03
- 晶界工程處理對(duì)316和316L奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕性能的影響
，奧氏體不銹鋼與晶界相關(guān)的性能亟待進(jìn)一步改善。1984年Watanabe[10]提出了“晶界設(shè)計(jì)與控制”的概念，即提高材料中低Σ重合位置點(diǎn)陣(coincidence site lattice, 即CSL,Σ≤29)晶界的比例，控制材料的晶界特征分布。在20世紀(jì)90年代發(fā)展成為“晶界工程(grain boundary engineering，GBE)”[11]，是一種通過合適的冷加工和退火處理提高材料的低ΣCSL晶界比例，從而改善材料與晶界相關(guān)性能的工藝[1
上海金屬 2021年3期2021-06-10
- Mg中位錯(cuò)和孿晶界交互作用的分子動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
增加，故位錯(cuò)與孿晶界之間的交互作用以及潛在的強(qiáng)化機(jī)制引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。由于實(shí)驗(yàn)手段的限制，難以觀察到原子尺度下位錯(cuò)與孿晶界之間交互作用過程，而分子動(dòng)力學(xué)模擬能夠直接觀察到原子的運(yùn)動(dòng)過程，可作為一種有效的研究手段，因此在位錯(cuò)和孿晶界的研究中廣泛使用。本文總結(jié)了位錯(cuò)和孿晶界交互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展。2 Mg中位錯(cuò)和孿晶界交互作用的分子動(dòng)力學(xué)研究利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，1995年Serra和Bacon[1]研究了{(lán)101}/{102}孿晶界與平行于孿晶界
探索科學(xué)(學(xué)術(shù)版) 2021年1期2021-04-26
- 晶界遷移機(jī)制分子動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
000）1 驅(qū)動(dòng)晶界遷移的方法1.1 曲率驅(qū)動(dòng)（curvature-driven method）人們?cè)趯?shí)驗(yàn)研究晶粒長(zhǎng)大的過程中發(fā)現(xiàn)，彎曲晶界會(huì)朝著其曲率中心進(jìn)行遷移，彎曲晶界向曲率中心遷移時(shí)晶界總面積減少，體系自由能降低，成為晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力。受此啟發(fā)，Upmanyu等人[1]將其運(yùn)用到分子動(dòng)力學(xué)模擬中，通過構(gòu)建一個(gè)帶有半環(huán)晶界的雙晶樣品，研究半環(huán)晶界的遷移過程，當(dāng)體系達(dá)到穩(wěn)態(tài)半環(huán)晶界形狀不再發(fā)生變化，半環(huán)晶界將朝著曲率中心穩(wěn)定遷移。曲率驅(qū)動(dòng)方法有一定的適
中國(guó)金屬通報(bào) 2020年16期2021-01-04
- 晶界工程對(duì)面心立方金屬材料性能的影響
能變化是通過分析晶界結(jié)構(gòu)對(duì)晶界的擴(kuò)散、氧化、腐蝕、析出以及位錯(cuò)釘扎等[1,2]。自晶界工程理論一經(jīng)提出以來，就受到各界人士的關(guān)注，通過提高特殊晶界的分布情況與特征，將其應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，并獲取了顯著的研究成果。在多面體金屬材料中，晶界處通常存在畸變、氣孔、微裂紋以及雜志等缺陷，由于其表面活性比晶粒內(nèi)部要高，許多傳統(tǒng)金屬材料的失效，在很大程度上是由于晶界處的失效導(dǎo)致的。因此，在理論上來說，改變金屬材料性能可以從顯微組織和晶界結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手，而在有限的
世界有色金屬 2020年4期2020-12-08
- 中等軋制變形對(duì)304不銹鋼退火孿晶界及晶粒尺寸的影響
臨著晶間腐蝕，而晶界是影響304不銹鋼晶間腐蝕失效的重要因素之一[4]。1984年，Watanabe提出了增加某一類具有低∑CSL(coincidence site lattice)重位點(diǎn)陣晶界(也稱特殊晶界)來改善與晶界相關(guān)性能的思想[5]，此類思想后來發(fā)展為晶界工程。采用晶界工程提高材料耐晶間腐蝕性能的研究已經(jīng)取得諸多進(jìn)展，主要適用于具有中低層錯(cuò)能金屬，增加其退火孿晶晶界∑3和二次退火孿晶界∑9、∑27一類晶界比例，來提高材料抗腐蝕、抗疲勞、抗蠕變性能
沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年1期2020-06-08
- 納米純銅與銅鋁合金中Σ13(320)晶界的剪切耦合行為研究
不同的晶粒之間以晶界分隔，通常晶界只有幾個(gè)原子層的厚度。當(dāng)晶粒的尺寸小于10 nm時(shí)，晶界面積與晶粒體積之比(比表面積)高達(dá)30%，此時(shí)晶界對(duì)晶體性質(zhì)的影響至關(guān)重要，因此越來越多的科研工作者專注于晶界的變形機(jī)制及相關(guān)性質(zhì)。然而晶界的性質(zhì)十分復(fù)雜，用高度清晰的顯微鏡很難觀察到晶界處的晶格畸變和晶體缺陷，因此目前有關(guān)于晶界性質(zhì)的工作很多都是基于分子動(dòng)力學(xué)方法[1]對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬而做的。近些年有研究表明，多晶金屬材料的平均晶粒尺寸對(duì)其力學(xué)性能有顯著影響，
工程與建設(shè) 2020年6期2020-06-07
- Ca 對(duì)氧化鋁晶界處氧空位擴(kuò)散的活化機(jī)理
優(yōu)化。Y 原子在晶界處偏析能夠阻礙O 在Al2O3晶界處的擴(kuò)散作用，提高材料的機(jī)械強(qiáng)度[1-2]。為了增加α-Al2O3材料的韌性在實(shí)際的燒結(jié)中會(huì)添加Ca、Si、Ti、Fe 等元素形成片狀的晶粒[3]。因?yàn)橛挟悆r(jià)雜質(zhì)的存在，α-Al2O3中會(huì)形成由于電荷補(bǔ)償而產(chǎn)生的缺陷。α-Al2O3中本征氧空位(oxygen vacancy，VO)的形成能較高[4-5]，這意味著相關(guān)的缺陷不易形成，其濃度較低。然而實(shí)際應(yīng)用的α-Al2O3樣品中總是含有一定量的二價(jià)陽(yáng)離子
- 單道次軋制變形對(duì)Hastelloy C-276合金晶界特征分布的影響
100088）晶界作為影響材料性能的重要因素之一，其結(jié)構(gòu)和分布一直是材料科學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)重要方向。在上個(gè)世紀(jì)90年代，有人提出了“晶界設(shè)計(jì)與控制”概念[1]，繼而形成了后續(xù)的“晶界工程”這一研究領(lǐng)域。該工程主要采用形變和退火熱處理來提高材料中某些特殊結(jié)構(gòu)屬性的晶界比例，如低Σ 重位點(diǎn)陣晶界（CoinCidenCe Site LattiCe,CSL）,從而優(yōu)化晶界特征分布，達(dá)到改善材料與晶界相關(guān)的性能，如抗晶間腐蝕[2，3]、抗高溫蠕變疲勞[4，5]、抗
中國(guó)鑄造裝備與技術(shù) 2020年2期2020-04-03
- 不同角度晶界對(duì)單層多晶二硫化鉬摩擦性能的影響
生長(zhǎng)出不同角度的晶界[12,13]，研究不同角度晶界對(duì)于MoS2摩擦性能的影響對(duì)調(diào)控摩擦力和理解摩擦耗散機(jī)制具有重要意義。本文運(yùn)用原子力顯微鏡技術(shù)探究了不同角度晶界對(duì)單層多晶MoS2納米片摩擦性能的影響，并通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算了滑移過程中產(chǎn)生的能量耗散，為包含不同角度晶界的MoS2作為固體潤(rùn)滑劑的使用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。1 實(shí)驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)材料的制備利用化學(xué)氣相沉積法（CVD）制備單層多晶MoS2[13]。按照質(zhì)量比10∶1稱取硫粉（99.5%，阿拉?。┖腿趸f
表面技術(shù) 2020年2期2020-03-04
- 氦泡在bcc鎢中晶界處成核長(zhǎng)大的分子動(dòng)力學(xué)模擬*
0](411) 晶界處He泡形核長(zhǎng)大初期的演化過程.結(jié)果發(fā)現(xiàn), 晶界處He泡的長(zhǎng)大機(jī)制和單晶W中有所不同.單晶W中He泡通過擠出位錯(cuò)環(huán)促進(jìn)長(zhǎng)大.而He泡在∑3[211](110)晶界處的長(zhǎng)大機(jī)制為: 首先擠出并發(fā)射少量自間隙W原子, 而后擠出1/2〈111〉位錯(cuò)線, 隨后, 該位錯(cuò)線會(huì)沿晶界面上[111]方向遷移出去; 在∑9[110](411)晶界處, He泡在我們的模擬時(shí)間尺度范圍內(nèi)沒有觀察到W自間隙子的發(fā)射和位錯(cuò)的擠出.1 引 言金屬W具有高導(dǎo)熱系數(shù)
物理學(xué)報(bào) 2020年4期2020-02-28
- 晶界工程處理對(duì)Hastelloy N合金時(shí)效后耐晶間腐蝕性能的影響
950℃時(shí)效后，晶界（grain boundary，GB）上會(huì)析出二次碳化物［1］。二次碳化物的析出會(huì)引起晶界附近的元素貧化，導(dǎo)致晶間腐蝕（intergranular corrosion，IGC）和晶間應(yīng)力腐蝕開裂（intergranular stress corrosion crack，IGSCC）［2-3］。Hastelloy N合金作為熔鹽堆（molten salt reactor，MSR）的主要結(jié)構(gòu)材料，在600～800℃溫度下長(zhǎng)期使用［4］，晶界
上海金屬 2020年1期2020-01-17
- 溶質(zhì)元素晶界偏聚行為的研究現(xiàn)狀
、Co、Cr等在晶界的偏聚對(duì)晶界的結(jié)合性能以及材料的強(qiáng)度和韌性密切相關(guān)，對(duì)金屬材料的力學(xué)和化學(xué)性能起到至關(guān)重要的作用[1-7]。因此可以通過改變溫度、形變、輻射等因素來控制金屬中溶質(zhì)元素的偏聚和析出，進(jìn)而改善材料的性能[8-32]。只有將各種溶質(zhì)元素的晶界偏聚對(duì)材料的性能影響和影響溶質(zhì)元素晶界偏聚的因素掌握得越詳細(xì)和全面，才能針對(duì)不同服役條件選用不同的處理工藝來改善材料的性能。本文主要介紹和總結(jié)了近些年科學(xué)工作者對(duì)溶質(zhì)元素晶界偏聚的研究，為溶質(zhì)元素晶界偏聚
燕山大學(xué)學(xué)報(bào) 2019年6期2020-01-01
- 晶界工程處理對(duì)Incoloy825合金耐晶間腐蝕性能的影響
在其服役過程中與晶界有關(guān)的晶間腐蝕、晶間應(yīng)力腐蝕開裂一直是鎳基合金重要的失效形式。晶界兩側(cè)晶粒重合位置點(diǎn)陣 (coincidence site lattice，CSL)密度的倒數(shù)∑不超過29的晶界被認(rèn)為是低∑CSL晶界，其結(jié)構(gòu)有序度高，能量較低，具有優(yōu)于隨機(jī)晶界的性能[1]，如元素在這些晶界偏聚傾向性小[2-3]、抗腐蝕[4-7]、抗開裂[8-10]等性能。為了優(yōu)化和提高材料的性能，WATANABE[11]首先提出了“晶界設(shè)計(jì)與控制”的概念，這一概念逐級(jí)發(fā)
腐蝕與防護(hù) 2019年10期2019-10-25
- 鈦合金晶界變形損傷有限元仿真研究
其微觀組織, 而晶界是鈦合金微觀組織的重要組成部分。鈦合金在變形過程中，晶界會(huì)出現(xiàn)變形和損傷，晶界的變形損傷與鈦合金中的微觀結(jié)構(gòu)(比如初生α相(αp)和轉(zhuǎn)變?chǔ)禄w(βt)的形態(tài)、分布和性能)密切相關(guān)。然而，由于αp相和βt基體的形態(tài)和分布極為復(fù)雜[3]，而且αp相、βt基體和它們之間的界面性能各不相同[4]，這些微觀結(jié)構(gòu)的不均勻會(huì)導(dǎo)致變形過程中界面應(yīng)力分布極不均勻，從而引起界面復(fù)雜的變形和損傷過程。晶界的變形和損傷對(duì)鈦合金的強(qiáng)度、韌性和斷裂性能均有顯著影響
鈦工業(yè)進(jìn)展 2019年3期2019-07-05
- 微量Hf對(duì)大角度晶界含Re雙晶合金高溫持久性能的影響
避免地形成小角度晶界缺陷[3]。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片在高溫工作過程中要承受很大的離心拉應(yīng)力，這使得高溫蠕變成為單晶合金葉片的主要失效機(jī)制之一[1,3]。而小角度晶界缺陷的存在會(huì)成為晶體內(nèi)部位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙，提高蠕變變形速率，加速蠕變裂紋的形成，進(jìn)而大幅度降低合金的高溫力學(xué)性能，引起渦輪葉片的失效。目前的單晶葉片制備體系下，小角度晶界缺陷尚無法完全避免，而航空工業(yè)需要使用單晶葉片來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。因此，實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，單晶葉片允許存在小于一定角度的小角度晶界
材料工程 2019年2期2019-02-23
- Ni晶界上金屬和非金屬元素的相互作用
制成為重中之重。晶界(GB)本身就相當(dāng)于一個(gè)非常復(fù)雜的缺陷，高溫變形條件下，結(jié)構(gòu)的失效往往從晶界處發(fā)生。由于晶界結(jié)構(gòu)與晶粒內(nèi)不同，存在多種缺陷及應(yīng)力場(chǎng)，一些雜質(zhì)元素傾向于在晶界處偏聚和擴(kuò)散，形成置換原子或者溶解間隙原子。這些點(diǎn)缺陷參與擴(kuò)散過程，能夠充當(dāng)質(zhì)量傳遞的介質(zhì)，極具研究意義。例如，晶界氧化[3-4]和氫元素引起的脆化[5]將分別導(dǎo)致晶間應(yīng)力腐蝕開裂和合金的脆性斷裂。中國(guó)開發(fā)出的低偏析高溫合金系列，降低了S、P和Si等雜質(zhì)的含量，使承溫能力比原型合金提
北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年4期2018-05-04
- FCC金屬晶界特征分布優(yōu)化及晶間腐蝕改善
的失效。研究顯示晶界結(jié)構(gòu)及其分布是FCC金屬材料IGC失效的一個(gè)主要影響因素，因此基于晶界控制來改善其IGC行為已成為當(dāng)前材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。一般的晶界較于基體，往往是缺陷的密集地、雜質(zhì)的富集區(qū)，晶界的界面能較高，因此改善晶界的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其分布，預(yù)期可有效地改善材料的力學(xué)性能。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的“晶界設(shè)計(jì)與控制”以及隨后發(fā)展出的“晶界工程”(grain boundary engineering,GBE)其核心便是通過形變熱處理在結(jié)構(gòu)材料的晶界拓
- 低熔點(diǎn)元素及合金改性HDDR釹鐵硼磁粉的研究進(jìn)展
y主要分布于磁體晶界,起調(diào)控晶界相的作用:增加晶界厚度,提高磁粉的各向異性場(chǎng)(HA).但重稀土元素Dy自然資源匱乏且價(jià)格昂貴,限制了HDDR磁粉的發(fā)展.為減少磁粉中重稀土元素用量、降低成本,研究人員通過晶界擴(kuò)散低熔點(diǎn)元素及合金來替代重稀土元素Dy,因低熔點(diǎn)物質(zhì)在擴(kuò)散過程中呈液相,提高了擴(kuò)散介質(zhì)與晶界相的接觸面積及擴(kuò)散系數(shù),有利于其沿晶界擴(kuò)散并調(diào)控晶界相,使磁粉HC提高.對(duì)近些年晶界擴(kuò)散低熔點(diǎn)元素及合金提高HDDR-NdFeB磁粉HC的部分研究成果進(jìn)行了歸納
- 單層MoS2(1?x)Se2x合金材料中硒原子的晶界擇優(yōu)摻雜和富集
金材料中硒原子的晶界擇優(yōu)摻雜和富集呂丹輝 朱丹誠(chéng) 金傳洪*(浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310027)采用球差校正掃描透射電子顯微鏡(STEM)研究化學(xué)氣相沉積法制備的二維MoS2(1?x)Se2x合金材料中Se元素?fù)诫s、取代的微觀過程和機(jī)理。定量和統(tǒng)計(jì)STEM表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Se原子晶界處富集顯著，晶界處Se元素含量遠(yuǎn)高于晶疇內(nèi)部。進(jìn)一步研究表明晶界中摻雜取代Se原子的濃度和分布與晶界結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。主要與晶界處的局域畸變及其誘導(dǎo)
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2017年8期2017-12-19
- 時(shí)效處理對(duì)2024鋁合金晶界特征分布及性能的影響
對(duì)2024鋁合金晶界特征分布及性能的影響馬國(guó)峰, 魯志穎, 賀春林(沈陽(yáng)大學(xué) 遼寧省先進(jìn)材料制備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧 沈陽(yáng) 110044)運(yùn)用電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)、顯微硬度計(jì)及電化學(xué)測(cè)試,研究了不同時(shí)效處理對(duì)2024鋁合金晶界特征分布、硬度和腐蝕性能的影響,并分析鋁合金晶界特征分布與硬度和耐蝕性的相關(guān)性.結(jié)果表明,隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),2024鋁合金樣品中的小角度晶界的比例先逐漸增大,然后逐漸降低;低重位晶界(ΣCSL晶界)比例也是先增加,達(dá)到峰
- 多晶硅薄膜電學(xué)輸運(yùn)理論的研究進(jìn)展
于多晶硅薄膜存在晶界，晶界內(nèi)的晶體缺陷和懸掛鍵會(huì)向帶隙中引入界面態(tài)，界面態(tài)一方面會(huì)束縛載流子并形成勢(shì)壘阻礙載流子的傳輸，另一方面會(huì)作為有效復(fù)合中心加重載流子的復(fù)合，因此，多晶硅薄膜上制備的器件的性能要低于與之對(duì)應(yīng)的單晶硅薄膜器件的性能。為了從理論上闡明暗場(chǎng)和光照條件下多晶硅薄膜的電學(xué)性質(zhì)，人們已發(fā)展了各種理論模型。此外，為了確定晶界界面態(tài)在帶隙中的分布，人們已發(fā)展出分析法和計(jì)算機(jī)模擬兩種方法。本文將簡(jiǎn)要概述人們?cè)诙嗑Ч璞∧る妼W(xué)輸運(yùn)理論和晶界界面態(tài)分布確定方
- 軋制變形量對(duì)高純鋁三叉晶界、晶界形變及退火行為的影響
形量對(duì)高純鋁三叉晶界、晶界形變及退火行為的影響尹文紅1,2,王衛(wèi)國(guó)2,3,方曉英2,秦聰祥2(1.上海大學(xué)材料研究所,上海 200072;2.山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東淄博 255049; 3.福建工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院,福州 350118)采用電子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)技術(shù)研究了不同變形量高純鋁試樣的變形行為和退火后三叉晶界及晶界的遷移行為.研究結(jié)果表明,冷軋變形后三叉晶界附近
- 含氫原子缺陷晶界的剪切行為1)
9)含氫原子缺陷晶界的剪切行為1)趙東偉 郁汶山2)申勝平3)(西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/陜西省航天結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制工程實(shí)驗(yàn)室，西安710049)針對(duì)4個(gè)α-Fe對(duì)稱傾斜晶界，采用分子靜力學(xué)考察了4個(gè)晶界中H原子偏析能的分布特征，并采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了晶界內(nèi)植入不同數(shù)量H原子對(duì)其在室溫條件下剪切行為的影響.H原子通過隨機(jī)方式植入界面內(nèi)，利用植入H原子數(shù)量與晶界面積的比值來定義H原子面密度ρ.在含H原子晶界剪切行為分析過程中，
力學(xué)學(xué)報(bào) 2017年3期2017-07-03
- 基于Voronoi微觀晶粒結(jié)構(gòu)確定Fe-Si合金中硅的晶界擴(kuò)散系數(shù)
-Si合金中硅的晶界擴(kuò)散系數(shù)徐勇強(qiáng), 秦宗慧, 周海婷, 陳建鈞(華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海 200237)鐵基體中滲硅是生成高硅鋼材料的主要方法,但現(xiàn)有的硅擴(kuò)散過程分析往往只考慮整體的擴(kuò)散效果,忽略了微觀晶粒間與晶粒內(nèi)的擴(kuò)散差異。為了研究晶界對(duì)于擴(kuò)散的影響,本文基于Voronoi圖建立三維微觀模型模擬了晶粒間與晶粒內(nèi)的硅擴(kuò)散行為。通過化學(xué)氣相沉積實(shí)驗(yàn)、掃描電鏡以及能譜元素分析測(cè)量計(jì)算得到材料微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)和晶粒內(nèi)的體擴(kuò)散系數(shù)Dg。通過實(shí)驗(yàn)得到晶界
- 小角度晶界對(duì)DD5鎳基單晶高溫合金力學(xué)性能的影響
0095)小角度晶界對(duì)DD5鎳基單晶高溫合金力學(xué)性能的影響秦健朝， 崔仁杰， 黃朝暉， 趙金乾， 張毅鵬， 宗 毳， 陳升平(北京航空材料研究院 先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100095)采用籽晶法制備了二代鎳基單晶高溫合金DD5小角度晶界試樣，研究小角度晶界對(duì)DD5合金力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：在870 ℃中溫拉伸中，晶界角度小于16.1°時(shí)，合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度無明顯變化；晶界角度小于11.4°時(shí)，伸長(zhǎng)率維持在15%以上；晶界角度大于11.4
航空材料學(xué)報(bào) 2017年3期2017-06-15
- 澹泊以明志 寧?kù)o而致遠(yuǎn)
馬玲晶界工程作為材料科學(xué)與工程學(xué)科的一個(gè)新興研究方向，在材料研究領(lǐng)域受到普遍關(guān)注，而福建工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院王衛(wèi)國(guó)教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，則是國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研究的佼佼者，已經(jīng)取得了諸多可喜的成績(jī)，為我國(guó)材料科學(xué)理論和材料應(yīng)用新技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。據(jù)王衛(wèi)國(guó)教授介紹，由于晶界是所有多晶材料最重要的結(jié)構(gòu)單元之一，晶界在三維空間構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起著一個(gè)“網(wǎng)結(jié)”所有晶粒的作用，因此晶界的結(jié)構(gòu)與特性所決定的晶界特征以及晶界特征分布對(duì)材料整體的性能有重要影響，有時(shí)是決
海峽科技與產(chǎn)業(yè) 2016年12期2017-01-16
- 晶體相場(chǎng)模擬取向角對(duì)晶界湮沒過程的影響*
相場(chǎng)模擬取向角對(duì)晶界湮沒過程的影響*劉瑤，袁龍樂，盧強(qiáng)華，黃創(chuàng)高，高英俊**(廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院,廣西高校新能源材料及相關(guān)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530004)(Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Novel Energy Materials,School of Physical Science and Technology,Guangxi University,Nanning
廣西科學(xué) 2016年5期2017-01-03
- 高性能Cu基形狀記憶合金組織設(shè)計(jì)研究進(jìn)展
在塑性差、易發(fā)生晶界開裂、疲勞壽命短、馬氏體相變臨界應(yīng)力低等問題，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍，通過合理的組織設(shè)計(jì)可有效解決這些問題。綜述了近年來高超彈性、高馬氏體相變臨界應(yīng)力Cu基形狀記憶合金組織設(shè)計(jì)方面的研究進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，按照獲得具有高相變應(yīng)變的晶粒取向、獲得大的晶粒尺度、獲得平直的低能晶界等組織設(shè)計(jì)原則制備的竹節(jié)晶組織和柱狀晶組織Cu基形狀記憶合金的超彈性可達(dá)到7%以上。再經(jīng)熱處理析出貝氏體強(qiáng)化相后，可獲得超彈性大于5%，馬氏體相變臨界應(yīng)力大于650 MP
中國(guó)材料進(jìn)展 2016年11期2016-12-19
- 晶界內(nèi)耗研究的進(jìn)展
合肥230031晶界內(nèi)耗研究的進(jìn)展孔慶平*，方前鋒，蔣衛(wèi)斌，崔平中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所材料物理實(shí)驗(yàn)室，合肥230031固體在機(jī)械振動(dòng)過程中由于材料內(nèi)部原因引起的能量損耗稱為內(nèi)耗。晶界內(nèi)耗峰是我國(guó)科學(xué)家葛庭燧于1947年用他發(fā)明的“葛氏扭擺”在多晶純鋁中發(fā)現(xiàn)的。晶界內(nèi)耗峰和相關(guān)的滯彈性效應(yīng)可以用滯彈性理論和粘滯性滑動(dòng)模型給予合理的解釋。這個(gè)內(nèi)耗峰已被廣泛地用來研究晶界的動(dòng)力學(xué)行為，雜質(zhì)在晶界的偏聚，以及材料科學(xué)中相關(guān)的問題。以往晶界內(nèi)耗的研究大多數(shù)是用多晶
物理學(xué)進(jìn)展 2016年2期2016-11-11
- 金屬晶體材料中晶界缺陷研究進(jìn)展
?金屬晶體材料中晶界缺陷研究進(jìn)展范開敏，王學(xué)航，趙娟，趙紅琴(四川文理學(xué)院智能制造學(xué)院，四川達(dá)州635000)晶界是一種典型的面缺陷.在晶界面附近，金屬晶體的原子排布與完美體相中的晶格排列存在比較明顯地不同，從而導(dǎo)致晶界展現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)等.計(jì)算機(jī)模擬在研究材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)方面扮演著越來越重的角色.重點(diǎn)討論關(guān)于金屬晶體中晶界缺陷在計(jì)算機(jī)模擬方面的最新研究進(jìn)展，包括用分子動(dòng)力學(xué)方法和第一性原理方法的相關(guān)研究進(jìn)展.晶界缺陷；第一性原理；分子
四川文理學(xué)院學(xué)報(bào) 2016年5期2016-10-11
- 基于修正球形雙晶模型的金屬Al晶界能分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算
晶粒間的交界區(qū)，晶界(GB)是材料顯微組織結(jié)構(gòu)的重要組成部分[1]。完整描述晶界的空間取向需要5個(gè)參數(shù)(或自由度)[2]，其中3個(gè)用來確定兩相鄰晶粒間的取向差，另兩個(gè)表示晶界面取向。晶界因存在與其空間取向相關(guān)的原子錯(cuò)排而具有比晶粒更高的能量，單位面積晶界所具有的附加自由能即為晶界能[3]。晶界能作為晶界的重要特性之一，影響著材料再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等過程中的組織演變，進(jìn)而影響材料的力學(xué)及物理性能[4-10]。因此，有關(guān)晶界能的定量表征及其與晶界參數(shù)相關(guān)性的研究
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2015年11期2015-03-26
- 壓應(yīng)力條件下不同晶界對(duì)石墨烯彎曲變形的影響
可避免地含有較多晶界缺陷[3-4]。DOU 等[5]采用電泳沉積耦合電化學(xué)還原法制備石墨烯薄膜，LENG等[6]采用微波輻照法制備少層石墨烯。王永禎等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在(1000±50) ℃的溫度范圍內(nèi)，采用化學(xué)氣相沉淀法可以制備高質(zhì)量的少層石墨烯；但是，采用該方法制備的石墨烯含有缺陷，這些缺陷會(huì)嚴(yán)重影響石墨烯的性能[8-9]。韓同偉等[10]通過分子動(dòng)力學(xué)模擬證明缺陷會(huì)使石墨烯拉伸強(qiáng)度下降7%左右。在這些缺陷中，晶界是最常見的一種[11]。目前，采用掃描
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2015年12期2015-03-26
- 時(shí)效過程中亞晶界析出演變對(duì) 7050 鋁合金性能的影響
中的析出相優(yōu)先在晶界等缺陷處形核，因而將降低基體內(nèi)析出相的體積分?jǐn)?shù)，減弱強(qiáng)化效果，并導(dǎo)致沖擊韌性惡化[3]。不僅如此，晶界和晶界上的析出相還會(huì)影響7050 鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕等性能[4-5]。因此，研究晶界及晶界析出相對(duì)改善合金性能至關(guān)重要。對(duì)晶界特征以及晶界上析出相的研究已經(jīng)有大量報(bào)道。de HSS 等[6]發(fā)現(xiàn)在時(shí)效過程中特殊晶界以及取向差小于3°的亞晶界上不發(fā)生析出。CANTRELL 等[7]統(tǒng)計(jì)并建立晶界析出相密度、無析出自由區(qū)(Prec
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2015年8期2015-03-13
- 高性能鎳基粉末高溫合金中γ′相形態(tài)致鋸齒晶界形成機(jī)理研究
γ′相形態(tài)致鋸齒晶界形成機(jī)理研究楊萬鵬1，胡本芙1，劉國(guó)權(quán)1，2，吳 凱1(1 北京科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083；2 北京科技大學(xué) 新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)采用光學(xué)顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡，系統(tǒng)研究了低錯(cuò)配度的第三代高性能粉末高溫合金(FGH98I)在熱處理?xiàng)l件下由合金晶界上γ′相不同析出行為造成的鋸齒晶界。結(jié)果表明：在晶界上析出γ′相形態(tài)不同是鋸齒晶界形成的主導(dǎo)因素。熱處理時(shí)固溶冷卻速率不同，
材料工程 2015年6期2015-03-03
- Al，Cr共偏析α-Fe晶界對(duì)其結(jié)合強(qiáng)度影響的第一性原理研究
性斷裂的可能性．晶界是材料中重要的結(jié)構(gòu)缺陷，嚴(yán)重地影響著材料的力學(xué)性能，斷裂通常發(fā)生在晶界處．而晶界結(jié)合的強(qiáng)弱與雜質(zhì)在晶界處的偏聚密切相關(guān)．人們發(fā)現(xiàn)，濃度僅為10－6量級(jí)的雜質(zhì)就可以導(dǎo)致材料力學(xué)性能的劇烈變化，嚴(yán)重影響材料實(shí)際應(yīng)用．因此，探索晶界結(jié)構(gòu)與微量雜質(zhì)的電子效應(yīng)，揭示微觀結(jié)構(gòu)與宏觀物性的相關(guān)機(jī)制，具有重要意義．為了研究這種機(jī)制，Rice和 Wang[1]根據(jù)Grifflth彈性斷裂理論提出斷裂是通過位錯(cuò)發(fā)射和脆性界面斷裂相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果．該模型已引起
原子與分子物理學(xué)報(bào) 2014年3期2014-06-06
- 熱老化下RPV模型鋼中溶質(zhì)析出機(jī)理的原子尺度模擬研究
化還會(huì)引起元素的晶界偏析，如磷的晶界偏析會(huì)引起材料晶間結(jié)合性能減小，降低材料的斷裂強(qiáng)度，使材料發(fā)生非硬化脆化［2］。材料原子尺度的行為會(huì)影響材料宏觀性能。上海大學(xué)材料研究所利用原子探針層析技術(shù)（APT）對(duì)RPV 模型鋼中富Cu原子團(tuán)簇析出進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)處理模型鋼經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效后會(huì)析出Cu團(tuán)簇［3］；他們還研究了RPV模型鋼中界面上原子偏析特征，發(fā)現(xiàn)Ni、Mn、P等元素都會(huì)在晶界處偏析［4］。Wagner等［5］利用SANS研究了銅含量對(duì)RPV 輻照性能的影
原子能科學(xué)技術(shù) 2014年1期2014-03-20
- 晶界位錯(cuò)發(fā)射與湮沒過程的晶體相場(chǎng)模擬
由大量晶粒組成，晶界就是位向不同的晶粒之間的交界面，每個(gè)晶粒內(nèi)部有時(shí)又由若干個(gè)位向稍有差異的亞晶粒組成。小角度晶界一般是指2個(gè)晶粒間位向差小于10° 的晶界[1-2]。晶界、亞晶界是一種面缺陷，它是由一系列位錯(cuò)按特定方式排列而構(gòu)成。位錯(cuò)會(huì)引起它附近晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的彈性畸變，是一種內(nèi)應(yīng)力源[2]。在穩(wěn)定的環(huán)境條件下，晶界(包括亞晶界)可以保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而在外加應(yīng)力作用下位錯(cuò)會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晶界遷移，甚至湮沒[3-6]。晶界位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)和遷移方式對(duì)材料的性能產(chǎn)生重
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2014年8期2014-03-17
- 晶界滑移對(duì)鎳基合金失延開裂的影響
偏析、變形速率、晶界與力的角度關(guān)系等[6-10]。因此，DDC產(chǎn)生的機(jī)理十分復(fù)雜，目前仍存在3種假說：碳化物誘導(dǎo)裂紋機(jī)理[11]、雜質(zhì)元素偏聚機(jī)理[12-13]和晶界滑移機(jī)理[14-17]。為此，本文作者采用改進(jìn)的STF實(shí)驗(yàn)方法，以晶界滑移量為判據(jù)，研究溫度、預(yù)熱處理、峰值溫度和變形速率對(duì)鎳基合金 DDC敏感性的影響。并借助SEM探討晶界滑移和析出物在DDC中的作用。1 實(shí)驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料為FM-52M(ERNiCrFe-7A)合金，其成分如表1
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2013年5期2013-12-15
- 形變及熱處理對(duì)白銅B10合金晶界特征分布的影響
都是多晶體材料。晶界相對(duì)于晶粒內(nèi)部來說結(jié)構(gòu)有序性差，具有更大的自由體積，更高的自由能，因此，晶界對(duì)材料的多種性能都有很大影響。KRONBERG等[1]于1949年提出局部原子回旋再結(jié)晶成核的模型，從定向成核的觀點(diǎn)來說明再結(jié)晶織構(gòu)與加工織構(gòu)取向間的關(guān)系，這種取向關(guān)系可以構(gòu)成特殊的重位點(diǎn)陣(CSL)晶界。重位點(diǎn)陣晶界常用Σn CSL晶界表示，其中n表示兩個(gè)晶粒點(diǎn)陣構(gòu)成的超點(diǎn)陣中有1/n的點(diǎn)陣位置相互重合。低Σ CSL晶界具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能，如抗晶界偏聚[2]
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2013年8期2013-06-05
- B摻入CuΣ5晶界間隙位性質(zhì)的第一性原理研究*
知[1].雜質(zhì)在晶界處的偏析導(dǎo)致晶粒間結(jié)合的強(qiáng)化與弱化直接關(guān)系著金屬材料的力學(xué)性能[2,3].比如B，C，N，Mo，W等常被用作有益提升力學(xué)性能的元素，P，S，Sn等元素的摻入?yún)s能降低材料的力學(xué)性能[4].Cu及其合金因其良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電率及較高的強(qiáng)度在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用.Cu材料在制備過程中，因工藝條件的限制，往往會(huì)形成各種缺陷(如晶界、位錯(cuò)等)，直接影響著材料的宏觀力學(xué)表現(xiàn)[5].B能有效的阻止Sb向Cu晶界處偏析，在改善金屬晶粒間結(jié)合方面也具有極好的
物理學(xué)報(bào) 2013年11期2013-02-25
- 含鈮316不銹鋼晶界特征分布優(yōu)化工藝的探索
含鈮316不銹鋼晶界特征分布優(yōu)化工藝的探索The Optimization Process of Grain Boundary Character Distribution in 316 Austenitic Stainless Steel Including Nb供稿|王坤1，陳文覺2/ WANG Kun, CHEN Wen-jue內(nèi) 容 導(dǎo) 讀晶界工程[1]可以提高鎳基合金[2]、銅[3]、鉛基合金[4]、奧氏體不銹鋼[5]等低層錯(cuò)能面心立方金屬材料與
金屬世界 2012年2期2012-12-21
- 同步改善黃銅H68晶界腐蝕行為和力學(xué)性能
步改善黃銅H68晶界腐蝕行為和力學(xué)性能姜 英，王衛(wèi)國(guó)，郭 紅(山東理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，淄博 255049)平均晶粒尺寸為150 μm的工業(yè)黃銅H68初始樣品經(jīng)晶界工程(GBE)處理，其特殊晶界比達(dá)到76%、平均晶粒尺寸為30 μm。拉伸實(shí)驗(yàn)和銨鹽環(huán)境中的腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)GBE處理的樣品，不僅其抗拉強(qiáng)度由初始樣品的234 MPa提高到297 MPa，且其晶界腐蝕抗力也得到顯著改善。相比于同樣晶粒尺寸的傳統(tǒng)再結(jié)晶狀態(tài)樣品，經(jīng)GBE處理的樣品，雖其抗拉強(qiáng)
中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào) 2011年2期2011-11-03