基于球面触点接触模式的铜膜纳观变形探析

对微机电系统金属铜膜接触变形特征的了解和位错原子迁演的寻迹对改善工况接触质量极为重要。基于分子动力学法,对球面触点与微器件铜膜的接触变形展开研究,分析铜膜力-位移曲线对应构型演变特征,用WSDA法描述接触变形特性,并比对触点轮廓对铜膜内、外表面的变形差异。研究表明:弹性接触时,力-位移曲线的Hertz理论与MD结果吻合,而接触区铜膜两侧的位错环凸显是塑性变形始发源与侧面滑移带产生的萌芽端,也是弹性阶段后的Hertz理论与MD的力-位移曲线不吻合主因。受载铜膜的位错原子会演化为位错环,位错环构型演变有4个动态阶段:位错环萌芽期、生长增大期、繁衍增殖期、维持稳定期。随着触点轮廓增加,位错环构型也相应扩张,而位错环演化4个阶段不受外围轮廓影响。另外,受载铜膜接触区两侧滑移带蔓延处的应力较集中,亚表层应力集中度强烈依赖于触点外围轮廓尺寸。验证了WSDA法可有效描述铜膜受载时的变形特征,并随触点轮廓增加而迅速向两侧蔓延传播,与受载铜膜的应力、应变趋势获得一致。研究结果将对微观金属弹塑性变形转化的微观临界态揭示中有着重要参鉴价值。     

C-HRA-5钢焊接接头高温短时拉伸及持久强度预测

持久强度对于评价C-HRA-5钢焊接接头在复杂工况条件下的使用寿命具有极其重要的意义.通过不同温度下的高温短时拉伸试验,基于Larson-Miller参数,利用状态函数和全微分的特征,建立了C-HRA-5钢焊接接头持久强度预测的数学模型,外推10万小时的持久强度.结果表明:C-HRA-5钢焊接接头在650℃时强度和塑性最好,在700℃时呈现典型的微孔聚集性断裂,随着温度的升高,第二相颗粒和夹杂物增多,位错的塞积群增多,焊接接头的力学性能降低.700℃时外推拟合公式为lgσ=2.76018-0.13151 lgτ,外推10万小时的持久强度为σ973105=116.0203 MPa,高于ASME SA-213标准的要求.     

外延生长的Gd掺杂CeO2薄膜内位错的透射电子显微学表征

利用脉冲激光沉积（ pulsed laser depositon, PLD）方法在YSZ（ Y2 O3 stabilised zirconia）单晶衬底上外延生长了Gd掺杂的CeO2薄膜（gadolinium doped CeO2,GDC）。利用透射电子显微镜（TEM）对GDC／YSZ界面以及GDC薄膜内部的位错结构进行了表征。实验发现,界面处存在周期性分布的失配位错,界面失配主要通过失配位错释放。 GDC薄膜内部存在两种不同的位错,其中一种为纯刃型位错,另外一种为混合型位错。     

执行欧洲标准S460NL高韧性结构管的开发

在20Mn钢的基础上,通过添加Cr、Mo、Cu、Ni、V等合金元素,采用正火处理工艺生产了S460NL钢管材料;分析了S460NL钢管的显微组织和力学性能。结果表明:该产品的金相组织为珠光体+弥散分布着细小碳化物的铁素体基体,在拉伸过程中产生位错塞积,从而使得铁素体基体内产生位错缠结与网格结构;冲击断口呈现出典型的韧窝特征。这些微观特征决定了S460NL钢管在获得高强度的同时还具有优良的耐低温冲击韧性:屈服强度∧500 MPa,抗拉强度640~680 MPa,伸长率≥22%,-50℃冲击功∧100 J,满足客户要求。     

基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。     

NbCr2/ Nb合金高温力学行为

在800～1200℃的变形温度,0.001～0.1 s~(-1)的应变速率条件下对通过机械合金化+热压工艺制备的成分为Nb-22.5Cr的NbCr_2/Nb合金进行了高温压缩试验,研究了合金的高温力学行为,并通过透射电子显微镜观察分析了合金的变形机制。结果表明:NbCr_2/Nb合金的峰值强度随着变形温度的升高,应变速率的降低而下降。基体Nb的变形机制主要为位错的滑移;而NbCr_2的变形机制是通过层错、孪晶、不全位错等方式进行。     

钛单晶纳米柱拉压不对称性的分子动力学模拟

本文基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明沿[0001]晶向拉伸条件下主要塑性变形机制为伴生的{101 ?2}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错作为优先形核的缺陷参与到塑性变形过程,随后锥面位错出现并协调了轴向和横向变形,压缩条件下无孪晶产生。拉伸模拟过程中观察到一种有别于传统孪生的晶体再取向现象,其孪晶与基体间呈现基面/柱面对应关系。     

T1相(Al2CuLi)对铝锂合金各向异性的贡献

在分析T1相基本特性的基础上，结合相关工作，论述T1相与位错的交互作用、T1相与结构的相互影响、T1相对合金各向异性的贡献及稀土Ce的作用。结果表明，T1相因其分布及形貌而难以有效阻碍共面滑移；T1相对形变织构的形成起调整作用；织构的存在使T1相的分布及其与位错的作用发生变化，从而使其强化贡献具有各向异性。Ce影响形变织构的形成和合金的时效析出，并对共面滑移具有双重作用，从而改变T1相强化的各向异性。     

单晶铜塑性变形的二维离散位错动力学模拟研究

针对亚微米尺度晶体元器件在加工和服役中出现的反常力学行为和动态变形等问题,基于离散位错动力学理论建立了单晶铜塑性变形过程的二维离散位错动力学模型。该模型考虑外加载荷、位错间相互力和自由表面镜像力对位错的作用机制,引入了截断位错速度准则。与微压缩实验对比验证了模型的正确性,并且能够描述力加载描述的位错雪崩现象。应用该模型分析了不同加载方式和应变率下位错演化及力学行为,结果表明:当外部约束为力加载和位移加载时,应力应变曲线分别呈现出台阶状的应变突增和锯齿状的应力陡降,位错雪崩效应的内在机制则分别归结为位错速度的随机性和位错源开动的间歇性;应变率在102～4×104 s?1范围内,单晶铜屈服应力的应变率敏感性发生改变,位错演化特征由单滑移转变为多滑移面激活的均匀变形,位错增殖逐渐代替位错源激活作为流动应力的主导机制。      

高锰钢的双n行为

研究了高锰钢在拉伸过程中形变硬化行为及组织结构变化，结果表明，其真应力，真应变分段符合Ｈｏｌｌｏｍｏｎ方程，表现为双ｎ行为，高锰钢优异的形变硬化性能表现在ｎ２阶段，为孪晶强化，在位错强化的ｎ１阶段，其形变硬化不显，在拉伸曲线上出现锯齿形状的同时，试样表面也出现平行的痕迹，这两个特点又表明具有面心结构的高锰钢拉伸形变时，似有早为人知的Ｐｏｒｔｅｖｉｎ－Ｌｅ Ｃｈａｔｅｌｉｅｒ效应。