确定断裂表面晶体学取向的电子背散射衍射方法

利用扫描电镜中带多自由度的样品台和电子背散射衍射系统（EBSD）研究了断口的晶体学定向方法。对于镍拉伸变形后的沿晶断裂表面，利用EBSD确定了晶粒与样品坐标之间的晶体学取向关系，通过样品台倾转获得断裂面与样品之间的几何对应关系，从而定出样品沿晶断裂面主要的晶体学位向是{100}。     

确定ZnO颗粒生长方向的电子背散射衍射方法

发展了利用扫描电子显微镜(SEM)与电子背散射衍射系统(EBSD)对微晶颗粒空间取向进行表征的新方法,对以气相氧化方法制备的纳米晶ZnO颗粒的生长方向进行了测量.在样品台两个不同的倾转角度下采集两幅ZnO颗粒图像,对这两幅图做图像分析,测量各枝晶臂在样品台不同倾转角时的投影角度,可以确定ZnO颗粒枝晶臂的生长方向在样品台坐标系中的空间取向,并获得各枝晶臂的长度和夹角.由EBSD确定ZnO颗粒对应的枝晶臂晶格坐标与样品台坐标之间的空间几何关系.并根据坐标变换关系可确定枝晶臂空间生长方向的晶体学取向是沿[0001]方向.     

转速对高压扭转Cu试样的组织与性能的影响

通过高压扭转(HPT)技术在不同转速条件下实现了Cu试样的晶粒细化.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及显微硬度计观察并测试了组织的结构与性能,并基于有限元计算了变形诱导试样的温升,研究了转速对Cu试样的组织细化与性能的影响.结果表明:转速由1/3 r·min-1增大至1 r·min-1,经1圈扭转变形,试样温度由40.8℃升高到54.1℃,变形组织均为100～600 nm的高位错密度位错胞/亚晶组织,显微硬度由初始态的52HV0.05增大至140 HV0.05;经16圈扭转变形,试样温度由50.4℃升高到97.4℃,组织细化到200 nm.慢速扭转变形试样晶内位错密度高,微观组织处于严重变形状态;而快速扭转试样晶内衬度均匀,位错较少,微观组织经历明显的动态回复,显微硬度较慢速扭转变形试样低6%.     

高压扭转Cu试样微观组织的热稳定性分析

通过高压扭转对Cu试样施加不同程度的变形,利用OM,TEM及差示扫描量热仪(DSC)对变形组织微观结构及其热稳定性进行了分析.在较小的变形程度下,变形组织为高位错密度的位错胞、亚晶组织,试样的变形储能随变形量的增大而增大,在切应变等于13时达到最大,为0.91 J/mol,DSC曲线显示的放热峰随变形量的增大向低温方向偏移;进一步变形,动态回复加剧,高位错密度的亚晶组织逐渐演化成无位错的等轴状晶粒组织,试样的变形储能减小,组织的稳定性提高.显微硬度随退火温度的提高而减小,晶粒的明显长大导致显微硬度急剧减小.出现明显晶粒长大的温度较DSC曲线显示的放热峰起始温度低45℃左右,这主要是由于变形组织的回复再结晶过程是退火温度与时间的函数,降低处理温度并延长处理时间能达到与高温短时处理相同的效果.     

高压扭转铜试样的微观组织与压缩性能

通过高压扭转对铜试样施加不同程度的变形,研究了样品扭转面(ND面)和纵截面(TD面)上微观组织特征.对ND面,在较小的剪应变下,原始晶粒形貌模糊,晶粒内部形成等轴状的位错胞及亚晶结构;随变形量的增大,亚晶间取向差及亚晶内部的位错密度增大,最后形成亚微米尺度的等轴晶粒.对TD面,变形初期原始晶粒被拉长,晶粒内部为位错墙分割成的层状结构,层内为拉长的位错胞;随变形程度的增大,拉长晶粒的宽度减小,与剪切方向的夹角减小,晶内层状组织间距减小,并逐渐演化成拉长的亚晶组织;进一步增大变形,晶粒拉长痕迹消失,变形组织与ND面相似,为等轴状亚微米晶粒.压缩实验表明,经16圈扭转后,整个试样上的压缩性能基本均匀,σ0.2达到385 MPa,应变率敏感性指数增大至0.021.     

具有梯度结构表层301不锈钢的压缩性能

利用表面机械研磨处理技术,在301奥氏体不锈钢中得到晶粒尺度呈梯度分布的变形表层,进行了压缩试验和微观组织观察.结果表明,变形表层中晶粒可细化至100 nm.相比原始态的屈服强度236 MPa,具有变形梯度表层后屈服强度增加到436 MPa,变形后的加工硬化指数为0.31,经400和700 ℃的退火后分别增加到0.32和0.35.另外,随着应变速率的增加,流变应力增大而加工硬化能力降低.     

材料磨损与微电子机械系统中的磨损现象

磨损是材料和机械失效的主要原因之一。本文介绍了近年来材料磨损性能材料的进展,磨损的几种破坏机制以及相应的磨损理论模型,并介绍了MEMS中磨损研究的现状。     

利用迹线测量晶体材料中特征面取向的EBSD方法

本工作研究了从单一投影面测量块体晶体材料内部特征面的EBSD方法.首先对样品表面进行SEM观察并采集图像,利用图像分析软件测量各迹线在样品台坐标系的取向.然后进行EBSD扫描获得迹线两侧各晶粒对应的取向,进一步利用坐标变换关系计算出晶粒内部的特征面迹线在晶格坐标中的方向指数.最后将全部测量的迹线的极点标示到反极图中,并与各低指数晶面的大圆位置进行对比,重合度最高的晶面就是特征面最可能的晶体学取向面.     

高压扭转致纯铜晶粒细化及与应变的关系

设计并加工了在材料试验机上使用的高压扭转夹持装置,并用装置获得了不同扭转变形量的纯铜试样.使用电子背散射衍射技术测量了处理后试样晶粒尺寸沿径向的分布.对比分析了晶粒细化程度和应变量的关系,提出了一个描述晶粒细化的简单剪切球模型.结果表明,晶粒细化程度随着应变量的增大而增强,平均晶粒尺寸为原始平均尺寸的1/50.当剪切应变小于10时,晶粒尺寸随着剪切应变的增大迅速变小;当剪切应变大于10时,晶粒尺寸的变化趋于缓慢,晶粒细化程度与Stuwe等效应变之间有幂函数关系.依据简单剪切球形晶粒的模型,得到了晶粒细化程度随剪切应变增大而增强的规律,并与实验数据的变化趋势一致.     

超高周疲劳研究现状及展望

超高周疲劳是指疲劳周次达到10^8及其以上时材料的疲劳行为。与一般认识的疲劳行为不同之处是，超高周疲劳发生在传统疲劳极限以下，因此研究超高周疲劳行为有助于进一步理解疲劳的本质和疲劳机理。文中综述近几年超高周疲劳研究的进展，包括超高周疲劳的典型特征，如S-N曲线的特点、断口特征、断面上的鱼眼形貌以及裂纹的起源与扩展特征等；分析疲劳机理和相关的模型以及简要探讨影响超高周疲劳的一些因素，如加载频率、加载方式、氢的作用等。在此基础上提出值得进一步研究的几个问题。