β-Ga_2O_3单晶腐蚀坑形貌研究

详细介绍了(100)、(010)和(■01)三种不同晶面的β-Ga_2O_3单晶腐蚀坑形貌状态及不同形貌的演变过程。所用β-Ga_2O_3单晶样品均为导模法(EFG)制备,且经过研磨、化学机械抛光(CMP),表面质量良好。以质量分数为85%的分析纯H_3PO_4溶液为腐蚀液,腐蚀时间为1.5 h,腐蚀温度为90℃时,(100)、(010)和(■01)晶面腐蚀坑密度分别约为6.9×10~(4 )cm~(-2)、2.3×10~(4 )cm~(-2)和7.7×10~(4 )cm~(-2)。通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察,结果表明(100)面腐蚀坑形状为非对称六边形,(010)面腐蚀坑形貌为菱形,(■01)面腐蚀坑形貌为倾斜的五边形,并确定了(100)面、(010)面、(■01)面的最终腐蚀坑状态,腐蚀坑的不同形状可能与不同晶向β-Ga_2O_3表面状态的耐化学腐蚀差异有关。     

体心立方Fe中微裂纹与间隙型位错环相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,在原子尺度详细研究了bcc结构Fe中间隙型位错环与微裂纹之间的相互作用过程。模拟结果表明,二者之间的相对距离、裂纹开裂斜率、位错环尺寸以及是否存在自由表面,都对二者的相互作用过程及最终形成的微观结构具有重要的影响。在不同条件下,辐照形成的间隙型位错环与微裂纹的相互作用会形成复杂的辐照缺陷结构、位错环被微裂纹吸收,或者造成裂纹尖端凹凸不平,这些均会对微裂纹的开裂及扩展产生影响,研究结果为理解辐照过程提供一种可能的解释。     

金属Mg二阶锥面〈c+a〉刃位错运动特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟金属Mg的二阶锥面c+a刃位错在温度为300 K下的运动过程,研究不同大小及方向的外加剪切应力作用下的位错运动特性和结构演化规律。结果表明,实际驱动位错运动的有效剪切应力低于外加剪切应力;位错运动速率随外加剪切应力的增大而线性增大,在同等剪切应力下,对应于c轴拉伸变形时的位错运动速率高于c轴压缩,相应的拖曳系数显著高于同等温度下基面和柱面刃位错。位错运动特性的拉-压非对称性本质上与外加剪切应力对扩展位错宽度的影响有关。     

贯穿位错对铝镓氮/氮化镓光学及电子器件性能的影响

氮化镓薄膜在蓝宝石、碳化硅和单晶硅等衬底上的异质生长会不可避免的产生高密度的(贯穿)位错(high-density threading dislocation)。本文首先介绍常见的刃型和螺型位错及其表征手段,随之结合国际上的学术研究案例,展开讨论了位错对于氮化镓基器件(如LED和HEMT)的光学性能(非辐射复合)以及电学性能(电荷散射及陷阱能级)的影响机制。     

15-15Ti奥氏体不锈钢的蠕变性能

在600,650,700℃下对国产15-15Ti不锈钢进行不同应力水平的蠕变试验,观察了蠕变断口形貌,研究了该钢的蠕变变形机理与断裂机理。结果表明:在不同温度和应力下,15-15Ti不锈钢的蠕变曲线可以分为减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段,稳态蠕变阶段的时间占整个蠕变的90%以上;随着应力的降低,稳态蠕变阶段越来越明显,蠕变寿命延长,蠕变伸长率减小;15-15Ti不锈钢在600,650,700℃下的应力指数分别为14.3,8.2,4.9,蠕变变形机理为位错蠕变;15-15Ti不锈钢的短时蠕变断裂性质为穿晶断裂,长时蠕变断裂性质为沿晶断裂,穿晶断裂呈现韧性断裂特征,沿晶断裂呈现明显的晶界空洞损伤机制。     

晶体取向对单晶铝磁致塑性的影响

在静磁场中对单晶铝进行了沿100、110和111晶向的拉伸试验,目的是揭示晶体取向对其磁致塑性的影响。结果表明:与无磁场拉伸试验相比,在磁场中拉伸的单晶铝断后伸长率增加,且晶体取向影响其增幅。磁场的作用机制为:增加滑移带数量,使位错在更多的滑移面上运动,降低位错的塞积程度和减弱位错间的交互作用,这有利于晶体更充分地变形。此外,沿不同晶向拉伸的试样中位错林密度不同,从而阻碍了可动位错的运动,导致磁致塑性的差异。静磁场能改变弱顺磁性障碍与位错构成的钉扎中心的电子自旋状态,降低位错势垒,使位错更易运动。     

硬脆单晶材料塑性域去除机理研究进展

硬脆单晶材料具有高硬度、低密度、低热膨胀系数、化学稳定性好等特点,近年来在光学、航空航天、电子、固体激光器等领域应用广泛。这类材料由于高硬度、低断裂韧性等特点,加工过程容易产生脆性断裂,属于典型的难加工材料。硬脆单晶材料的塑性域加工技术成为超精密加工领域研究的热点问题,然而目前对硬脆单晶材料塑性域去除机理的研究尚处于探索阶段。介绍了硬脆单晶材料塑性域加工的概念,综述了硬脆单晶材料的塑性域去除机理,指出了目前硬脆单晶材料在塑性域去除机理研究方面存在的问题,并对硬脆单晶材料塑性域去除机理的未来研究方向进行了展望。     

10CrNi8MoV钢的拉伸塑性应变物理本构模型

研究了10CrNi8MoV钢不同温度和应变速率下的拉伸应力-应变曲线。根据位错动力学将流变应力分解为热激活应力和非热激活应力,忽略粘拽阻力的影响。通过对塑性变形过程的分析,在Kocks热激活方程中引入位错间距演化函数,并用线性强化模型描述非热激活应力的变化,建立了10CrNi8MoV钢的物理本构模型。该模型对10CrNi8MoV钢在低应变速率和较宽的温度范围内的塑性变形行为有较好的描述结果。      

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。     

南水北调西线工程区及邻域的活动构造

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7 mm/a以上,最大达18 mm/a,最小为1～2 mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18 mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62 m。