钴基高温合金尖塑性区位错结构的原位观察

定向凝固的钴基高温合金在原位拉伸研究中发现了两种裂尖塑性区位错结构,在拉伸辊为［５１１］时,从裂尖发射的是不全位错,在整个塑性区中全错始终以扩展位错的形式存在;［１２１］时,从裂尖发射的是全位错,位错在离开裂尖向试样内部运动过程中发生扩展,分析了裂纹尖端应力状态对裂尖塑性区位错结构的影响。     

H68黄铜断裂过程的透射电镜原位观察

采用透射电镜动态拉伸、原位观察研究了低层错能合金H68黄铜断裂的微观过程。结果发现：黄铜薄膜试样拉伸时，裂尖首先发射位错，平衡时形成无位错区和反塞积位错群；裂尖前方较厚区域可以发生孪生变形，形成形变孪晶，微裂纹在孪晶中形核、扩展，导致裂纹呈Z字形扩展；裂尖无位错区也可能形成微孪晶，微裂纹在微孪晶中形核，使裂纹呈不连续扩展；微裂纹也可以从主裂纹顶端连续形核、扩展。     

单晶γ-钛铝沿不同晶向裂纹扩展的分子动力学研究

利用分子动力学方法模拟了单晶γ-Ti Al合金预置微裂纹单向拉伸过程中沿不同晶向的扩展过程。探索了[100]、[110]及[111]晶向下微裂纹扩展过程中的力学行为及扩展形式,研究表明:3种晶向下裂纹启裂应力依次为5.766、6.26、6.57 GPa,裂纹强度依次增强;[100]晶向下微裂纹扩展呈完全脆性解理特征,应力始终集中在裂尖且随时间增加而减小;[110]晶向下微裂纹初期以脆性解理扩展,之后裂尖出现原子错排及发射位错导致钝化现象产生,随后萌生与主裂纹不同平面的子裂纹,应力始终集中在裂尖且随时间增加而递减,主、子裂纹相连后形成台阶状韧断裂纹;[111]晶向下微裂纹通过裂尖发射滑移位错及局部衍生孪晶进行扩展,表现出明显的取向效应,材料强度出现强化效应,应力集中在裂尖及孪晶面上并随加载而减小;不同晶向下微裂纹扩展过程具有完全不同的特性。     

双相不锈钢中裂纹尖端塑性变形行为的透射电镜原位观察

在透射电子显微镜下对铁素体-奥氏体双相不锈钢薄膜试样进行了动态拉伸试验,原位观察了裂纹尖端塑性变形过程和位错分布,发现在铁素体相和奥氏体相中,裂尖位错组态有明显差异。在铁素体相中,裂尖无位错区较大,且让错易发生交滑移,在裂纹前端形成较大的塑性区。在奥氏体相中,裂尖无位错区较小,发射的位错在其滑移面内逆塞积。两相中裂尖滑移系的选择都与裂尖Schmid因子有关。但当形变较大时,奥氏体相中裂尖二次滑移系的选择不再为裂尖Schmid因子所支配。     

纯Ni中氢致开裂的透射电镜原位观察

纯Ni在透射电镜（TEM）中原位拉伸时,裂纹尖端首先发射大量位错,平衡时形成无位错区,微裂纹在裂纹顶端连续形核或在无位错区中不连续形核,并且形核后将钝化成孔洞或缺口。利用特殊的恒位移加载台,可在TEM中原位研究充氢前后恒位移试样裂尖位错组态的变化。结果表明,氢能促进位错的发射、增殖和运动。和未充氢纯Ni相比,充氢试样在更低的外应力下位错就会发射和运动,当氢促进的位错发射和运动到临界条件时就会使氢致裂纹形核、扩展,导致低应力脆断。     

温度对TiAl涂层微裂纹扩展影响的分子动力学研究

运用分子动力学方法对不同温度下TiAl合金的微裂纹扩展过程进行了研究，建立了TiAl合金分子动力学模型，通过共同近邻分析和位错分析得到了其在微观尺度下裂纹扩展的变形机制，并采用扫描电镜原位拉伸TiAl涂层试验对模拟结果进行了验证。结果表明，在分子动力学模拟和扫描电镜原位拉伸试验中均可见裂纹向前方[100]晶向扩展，在临近孔洞时，裂纹扩展路径向[110]晶向扩展。在应力加载过程中，体系会发生裂纹尖端钝化、孔洞引导裂纹扩展改变初始扩展方向以及边界塞积等现象。随着温度的升高，原子的活性增强，热运动加剧，裂纹钝化速度增加，裂纹扩展速度变慢。体系的能量随着温度的升高而增加，当温度为500 K时，应力达到最大。温度为300～500 K时，TiAl合金的抗塑性较好，晶体结构较稳定，温度为500～1100 K时，体系易发生塑性变形，引发位错增殖，原因是1/2<110>(Perfect)位错与1/6<112>(Shockly)位错在裂尖前方塞积抑制了裂纹的扩展。     

极化和频率对A537钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响

利用三电极技术研究了极化和频率对A537低合金钢在3.5%NaCl活化体系的腐蚀疲劳的裂纹扩展行为,包括对裂纹扩展速率和断口形貌的影响.结果表明,在活化体系中,强极化条件,频率越小,裂纹扩展速率越大;在阴极保护条件下,频率对裂纹扩展速率的影响很小.阳极溶解和阴极析氢可以增加裂纹扩展速率.裂尖析氢量的大小决定了断口解理面大小.在裂尖塑性区内的位错结构为胞结构,而在塑性区外为长位错线     

不锈钢微裂纹形核扩展的TEM原位观察

３１０奥氏体不锈钢在透射电镜中的原位拉伸观察表明，如在裂尖发射位错后保持恒位移，则在裂尖能形成无位错区，这个弹性的ＤＦＺ不均匀减薄，其应力集中可等于原子键合力，从而导致纳米微裂纹在ＤＦＺ中形核，并很快钝化成空洞，如果裂尖发射位错后继续拉伸，则上述基本过程被掩盖，仅看到交滑移使裂尖区减薄，从而导致微米给空洞或裂纹的形核和连接。如稍稍卸载，则可观察到裂尖前反塞积位错群的逆返现象。     

位和位错偶沿单一滑移系从裂纹尖端的发射

采用计算机模拟了位错和位借偶沿单一滑移从裂纹尖端的发射,考察了滑移面取向,外加载荷,晶格摩擦力以及位错发射的临界应力强度因子对所发射的位错数量,塑性区与无位错区大小以及裂尖残余应力强度因子的影响。     

位错和位错偶沿单─滑移系从裂纹尖端的发射

采用计算机模拟了位错和位错偶沿单一滑移系从裂纹尖端的发射,考察了滑移面取向、外加载荷、晶格摩擦力以及位错发射的临界应力强度因子对所发射的位错数量、塑性区与无位错区大小以及裂关残余应力强度因子的影响研究表明,位错从裂纹尖端发射的临界应力强度因子对无位错区的存在和其大小起决定作用,而外加载荷与晶格摩擦力主要影响位错发射的数量以及塑性区大小．在Ｉ型载荷作用下,滑移面与裂纹面的夹角越大,从裂尖发射出的位错数量越多,位错对裂纹的屏蔽效应也越大当裂纹发射位错后的残余应力强度因子仍然较大时,位错偶就有可能在裂纹尖端附近产生井沿着几个滑移面发射,但发射出的位错偶对裂纹没有明显的屏蔽作用在滑移面不垂直于裂纹面时,发射出的位错或位错偶关于裂纹面呈不对称分布     

IN-SITU OBSERVATION OF CRACK TIP DEFORMATION IN A DUPLEX STAINLESS STEEL

The development of dislocation structures in the plastic zone ahead of a crack tip has been in-vestigated in a duplex stainless steel during in-situ deformation experiments in a scanningtransmission electron microscope.It was found that the dislocation distribution wassignificantly different in the ferrite and in the austenite.In the ferrite grains,the dislocationsemitted by the crack tip may cross-slip out of the original slip planes and form a broad plasticzone.However,in the austenite,the dislocation free zone is small and the dislocations emittedby the crack pile up in its slip plane.The selection of slip systems at the crack tip depends onthe crack tip Schmid factors in both phases.But after large deformation,the selection of thesecond slip systems at the craek tip in austenite does not depend on the Schmid factors.     

IN SITU OBSERVATION OF THE FRACTURE FOR A SPHEROIDIZED LOW CARBON STEEL

<正> 一、前言 应用透射电子显微镜(TEM)技术观察金属薄膜的断裂过程,最早的可能是Wilsdorf的金属Al薄膜的工作.以后,Forsyth和Wilson,Kuhlman-Wilsdorf等人分别对Al-4％Cu的合金,Cu单晶体薄膜中的裂纹扩展进行了TEM的直接观     

IN SITU TEM OBSERVATION OF INITIATION AND PROPAGATION OF CRACKS IN NiAlF

ＩＮＳＩＴＵＴＥＭＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＯＦＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮＡＮＤＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮＯＦＣＲＡＣＫＳＩＮＮｉＡｌＦｅＩＮＴＥＲＭＥＴＡＬＬＩＣＳＹ．Ｘ．Ｌｕ；Ｃ．Ｈ．Ｔａｏ；Ｊ．Ｗ．Ｚｈａｎｇ；Ｍ．Ｌ．ＸｕｅａｎｄＤ．Ｚ．Ｙａｎｇ（Ｂｅｉｊｉ...     

爆炸冲击波强度对16Mn钢焊缝铁素体位错结构和形态的影响

研究了冲击波对１６Ｍｎ钢焊缝铁素体位错结构和形态的影响结果表明，在冲击波塑性作用区，上要表现为螺形位错的增值和缠结，随着冲击波强度的降低，增值和缠结的程度降低；在冲击波的弹－塑性交界区，主要表现为刃型位错的增值和缠结，在弹性作用区同样随冲击波强度降低而降低．位错主要产生于晶界或晶界附近．不同晶面的位错结构和形态不同，｛１１０｝面的位错密度及缠结程度最大．所研究状态下的位错密度和形态不受晶粒尺寸的影响．     

Modeling size effects on fracture toughness by dislocation dynamics

The effects of grain size and of crack-tip blunting radius on the fracture toughness of tungsten polycrystals are studied by using a combined dislocation dynamics/cohesive zone model (CZM). Two-dimensional dislocation dynamics are employed to analyze crack-tip plasticity and crack propagation is characterized by a CZM. The geometry of the crack and the corresponding boundary conditions are described by means of a boundary element method with dislocation dipoles as fundamental solution. Grain boundaries are introduced as obstacles for dislocation motion. Numerical experiments reveal that the fracture toughness decreases with grain size, because grain boundaries confine the plastic zone. This effect is particularly pronounced at small loading rates, where the unconfined plastic zone is large. Our results also show that fracture toughness scales with the tip radius as the stress concentration at the crack tip is reduced and the plastic zone is enlarged.