Ni-Ti形状记忆合金中母相(?)马氏体可逆转变过程的研究SCIEI

用透射电镜对Ni-Ti形状记忆合金中母相?马氏体可逆转变进行了动态观察。利用高分辨电子显微术研究了该合金相变温度上下的结构变化。结果表明,马氏体与奥氏体的取向关系为:[111]_A∥[110]_M,[110]_A∥[001]_M,(110)_A∥(001)_M,(110)_A与(010)_M间夹角为6.5°左右;马氏体的晶体缺陷多为孪晶和层错,新发现有孪晶而为(100)的孪晶。     

镍基单晶裂纹扩展路径研究

采用紧凑拉伸（CT）试样研究了3种不同温度（950，850，760℃）和3种不同晶体取向（[001]，[011]，[111]）下镍基单晶合金DD3的断裂特征，采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察分析了裂纹扩展路径及断口形貌。采用率相关晶体滑移有限元程序对试件裂纹尖端三维分切应力场结构、裂纹启裂和扩展机制以及滑移系激活规律进行了模拟计算分析。结果表明：晶体取向和环境温度对裂纹启裂和扩展以及断裂强度和断裂形式有较大的影响，低温下裂纹扩展沿着特定的滑移带方向，与裂纹平面成一斜角，[001]裂纹取向下为45°，[011]裂纹取向下为53．7°，[111]裂纹取向下为90°，这使得宏观上裂纹扩展路径呈现Z字形外观。而温度较高时，发生的Ⅰ型裂纹扩展与加载方向垂直。并且随着温度的升高，断裂形式逐步由脆性断裂转化为韧性断裂。     

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。     

一种镍基单晶高温合金高温持久性能的各向异性

测定了一种镍基单晶高温合金[001],[011]和[111]三个取向的高温持久性能。结果表明,[001]方向塑性最好,[111]方向寿命最长,而[011]方向各性能指标都较低,组织分析显示,[111]取向启动多个滑移系,形成界面位错网,且分切应力低,因而寿命长;[001]取向等价滑移系最多,可有效钝化微裂纹,因而塑性最好;而[011]取向切应力高,滑移系少,形变孪晶易促进裂纹萌生,所以寿命短且塑性也低,三种试样在持久过程中都形成一种沿枝晶方向的藤状γ′,是由各枝晶间的微小取向差引起的,这些滕状γ′可以成为一种重要的裂纹源。     

[111]取向镍基单晶合金在蠕变期间组织演化的有限元分析

采用弹塑性应力-应变有限元方法计算了[111]取向镍基单晶合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[111]取向镍基单晶合金经热处理后,组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,沿(100)方向规则排列.当沿[111]取向施加拉应力蠕变期间,与近(010)γ′晶面的基体通道相比,近(001)γ′和(100)γ′晶面的基体通道有较大的von Mises应力,在主应力分量的作用下,(100)和(001)晶面分别沿[001],[010]和[010],[100]方向发生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al和Ti原子,这是促使γ′相在(010)面沿[001]和[100]方向定向生长成为层片结构的筛网状筏形组织的主要原因.     

不同温度对含与不含位错α-Fe中He原子行为的影响

采用分子动力学模拟了不同温度下0.1%He (原子分数)浓度下含与不含位错α-Fe中He原子偏聚行为和拉伸变形行为。结果表明,当温度为300 K时,预置的位错影响较弱,含与不含位错α-Fe模型中He原子均容易发生自吞噬形成He团簇,He团簇分布弥散且尺寸较小,位错环数目较少;当温度为600 K时,He原子热扩散行为加剧,较多的He原子偏聚到位错,He团簇分布离散且尺寸较大,位错环数目增加。在拉伸变形过程中,位错的存在能够加速He团簇演变成He泡,降低了模型的屈服应力和应变。在低温300 K时,弥散分布的小He团簇容易合并,发生脆性断裂,整个变形过程位错密度较低;在高温600 K时,离散分布的大He泡展现出较好的延展性,发生塑性断裂,整个变形过程中位错大量增殖,塑性较好。     

生物医用316L奥氏体不锈钢的形变组织

借助扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜组织观察,对生物医用奥氏体不锈钢316L的形变组织进行了多尺度深入研究,其工程应变量范围为2%~40%。结果表明,当应变>20%时,316L奥氏体不锈钢中的<001>和<111>取向平行于拉伸方向,即出现了大量的变形孪晶和马氏体。从微米尺度和纳米尺度对孪晶和马氏体相变做详细分析发现,形变首先诱发形成变形孪晶,由于孪晶界减小了位错平均自由程而引起位错塞积,进一步诱发马氏体的转变。随着变形量的增加出现了更多的孪晶和α-马氏体,马氏体相变的过程只有γ→α转变,α马氏体主要分布在孪晶界附近,特别是孪晶交叉的位置。其中,奥氏体基体和α-马氏体之间的取向关系为:[011]_γ//[011]_α,(420)_γ//(123)_α。     

DD9单晶高温合金拉伸性能各向异性

采用OM,SEM和TEM研究了[001],[011]和[111]取向第三代单晶高温合金DD9组织,在拉伸试验机上测试了3种取向760和1100℃下的拉伸性能.结果表明,在垂直于晶体生长方向的截面上,[001],[011]和[111]取向DD9合金铸态枝晶形貌、热处理态γ'相形状不同;随着温度的升高,合金的抗拉强度与屈服强度降低,各向异性减弱;除1100℃下[001]取向屈服强度略低于[011]取向,[001]取向DD9合金抗拉强度与屈服强度分别高于[011]和[111]取向合金;[001],[011]和[111]取向DD9合金760℃下拉伸断口呈类解理特征,1100℃下断口为韧窝断裂特征;760℃下DD9拉伸试样在基体通道内含有浓密的位错,[001]取向在γ'相内出现了层错,1100℃下[001]与[111]取向在基体通道内和γ'相内累积了大量浓密的位错网,[011]取向出现了大量的形变孪晶带.     

高铌TiAl合金在疲劳蠕变作用下的裂纹萌生及扩展

利用SEM原位观察技术研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750℃疲劳蠕变交互作用下的裂纹萌生及扩展行为,循环实验采用在最大拉应力保载的梯形波.结果表明,裂纹主要在片层团界面萌生,裂纹萌生方式包括蠕变空洞和疲劳微裂纹.片层团界面处的微裂纹先通过吞并蠕变空洞或在裂纹尖端应力集中作用下沿片层团界面进行扩展,然后相互连接长大;当裂纹扩展受到不同取向的片层团界面阻碍时,受阻的裂纹开始沿试样厚度方向扩展,且附近伴随出现垂直于载荷方向的微裂纹;最终受阻的裂纹相互连接直至合金断裂.将实验结果与该合金在相同条件下疲劳变形和蠕变变形的原位观察结果进行了比较.结合实验结果建立了高铌TiAl合金在疲劳蠕变交互作用下裂纹萌生及扩展示意模型.     

2124铝合金疲劳裂纹扩展的EBSD分析（英文）

运用电子背散射衍射(EBSD)分析技术对2124-T851铝合金板材的疲劳裂纹扩展进行了分析研究。结果表明,疲劳裂纹扩展以穿晶为主,随晶粒取向的不同而呈现一定的择优性。当裂纹扩展到晶界时,由于相邻晶粒间存在的取向差,裂纹会偏离其正常扩展路径而发生偏转,而晶内的裂纹偏转则更多是因为粗大第二相粒子在循环应力作用下协调变形能力差引起的。裂纹扩展过程中发生裂纹分叉与特定的晶体学方向有关,是由于裂纹尖端多个等效{111}110滑移系的同时开动造成的。     

EBSD Analysis of Fatigue Crack Growth of 2124 Aluminum Alloy for Aviation

运用电子背散射衍射(EBSD)分析技术对2124-T851铝合金板材的疲劳裂纹扩展进行了分析研究。结果表明,疲劳裂纹扩展以穿晶为主,随晶粒取向的不同而呈现一定的择优性。当裂纹扩展到晶界时,由于相邻晶粒间存在的取向差,裂纹会偏离其正常扩展路径而发生偏转,而晶内的裂纹偏转则更多是因为粗大第二相粒子在循环应力作用下协调变形能力差引起的。裂纹扩展过程中发生裂纹分叉与特定的晶体学方向有关,是由于裂纹尖端多个等效{111}<110>滑移系的同时开动造成的。     

粘结相相变机制的研究

为了进一步了解粘结相在硬质合金中松弛应力、协调两相应变状态的作用,本文用透射电镜对Co基合金在不同状态下的微观结构进行了观察研究。结果表明:⒈Co相中常见的结构缺陷主要是层错和孪晶。烧结态下以层错为主,淬火态及回火态则两者并存,且孪晶数量大大增加。⒉冷却时粘结相中发生的马氏体型相变是通过层错形核机制由面心立方α-Co逐渐转变成密排六方ε-Co的,两者的取向关系是:(111)α-Co//(0001)ε-Co,[110]α-Co//[2110]ε-Co。⒊孪晶界阻碍了层错的扩展,不利于马氏体相变的进行,增加了α-Co的稳定性。⒋粗略推断,导致ε-Co开始生成的临界层错密度约为每隔75层原子面插入一层层错面,临界层错间距约为15纳米。     

铁硅单晶体的冷轧及再结晶織构

研究了取向接近(110)[001]、(320)[001]和(110)[1(?)2]的鉄硅(3.25% Si)单晶体,在采用不同的压下速率(每軋制一次的压下量)經过60%,70%,80%和85%軋制后的冷軋和再結晶織构。(110)[001]取向的单晶体在采用較低的压下速率軋制退火后,再結晶織构随着压下量增加会从(110)[001]逐漸变化到(310)[001],但采用較高的压下速率軋制退火后,再結晶織构都是(110)[001],并不随压下量增加而改变。改变軋制时的压下速率,对(320)[001]取向单晶体的再結晶織构也有与以上相似的影响,但对(110)[1(?)2]取向单晶体的再結晶織构就沒有明显的影响。分析实驗結果后,认为再結晶織构的形成是一种同位再結晶过程,从这种观点出发,可以滿意地解释再結晶織构随压下速率及压下量改变而变化的規律。     

THE COLD-ROLLING AND RECRYSTALLIZATION TEXTURES OF IRON-SILICON SINGLE CRYSTALS

研究了取向接近(110)[001]、(320)[001]和(110)[1(?)2]的鉄硅(3.25％ Si)单晶体,在采用不同的压下速率(每軋制一次的压下量)經过60％,70％,80％和85％軋制后的冷軋和再結晶織构。(110)[001]取向的单晶体在采用較低的压下速率軋制退火后,再結晶織构随着压下量增加会从(110)[001]逐漸变化到(310)[001],但采用較高的压下速率軋制退火后,再結晶織构都是(110)[001],并不随压下量增加而改变。改变軋制时的压下速率,对(320)[001]取向单晶体的再結晶織构也有与以上相似的影响,但对(110)[1(?)2]取向单晶体的再結晶織构就沒有明显的影响。分析实驗結果后,认为再結晶織构的形成是一种同位再結晶过程,从这种观点出发,可以滿意地解释再結晶織构随压下速率及压下量改变而变化的規律。     

单晶镁中空洞生长的分子动力学模拟

利用分子动力学和嵌入原子法模拟了含空洞单晶镁的单轴拉伸过程,研究拉伸晶向和空洞形状对空洞生长变形的影响。结果表明,不同晶向拉伸,单晶镁中空洞生长变形的微观机制不同。沿■晶向拉伸时,在晶体内部出现垂直于拉伸方向的裂纹,随着加载进行,裂纹与空洞聚结,空洞生长最终导致材料失效;沿■晶向拉伸时,位错在空洞表面成核且出现堆垛层错,随着加载进行,堆垛层错成为孪晶产生的形核点,孪晶开始长大并逐步占据整个晶体最终导致材料失效。不同空洞形状对材料杨氏模量没有影响,但对材料屈服强度有一定影响。沿■晶向拉伸,更易使含球形空洞晶体在其中间位置产生垂直于拉伸方向的裂纹,致使材料的屈服强度最小。     

扭转角和晶向对含微缺陷纳米镍双晶断裂的影响EI北大核心CSCD

采用分子动力学方法研究了单轴拉伸载荷下扭转晶界(Twist boundary,TB)扭转角和晶向对含微缺陷的纳米镍双晶断裂的影响机理。结果表明:扭转角和晶向决定了扭转晶界处失配位错密度大小,影响位错的形核与发射。随着扭转角的增加,晶界处位错形核与发射增多,裂纹扩展加快,孔洞变形变小,镍双晶断裂从0°时由孔洞导致变为45°时由裂纹扩展导致。对含有不同晶向扭转晶界的镍双晶,(110)扭转晶界镍双晶相比于(010)和(111)扭转晶界镍双晶具有更大的裂纹扩展速率,塑形变形的集中也让孔洞长大不明显,并在应变达到0.3之前就已经完全断裂。而(110)与(111)扭转晶界镍双晶裂纹扩展较难,孔洞长大明显,并在应变达到0.3时也未发生完全断裂,因此拥有更好的延展性。     

全层状结构的γ—TiAl中裂纹扩展的TEM原位观察

本文采用ＴＥＭ原位拉伸技术研究了处于不同取向的全层状结构的Ｔｉ－４９％Ａｌ（原子分数）合金（ＰＳＴ晶体）的断裂机制，结果表明：ＰＳＴ晶体裂纹萌发及扩展机制强烈依赖于ＰＳＴ晶体的晶体学取向，裂纹尖端位错发射能力的不同和界面的约束是造成不同取向ＰＳＴ晶体具有不为断裂机制的根本原因。     

多晶Be室温拉伸变形和断裂行为

通过SEM原位拉伸实验观察室温下多晶Be的变形、裂纹萌生和扩展过程,利用电子背散射衍射(EBSD)标定断裂解理面,结合OM分析孪晶变形,研究多晶Be室温拉伸变形和断裂行为及其机理.结果表明,室温拉伸应力条件下,多晶Be的滑移和孪晶变形均难以发生.滑移带仅在少数取向有利的晶粒中出现,最终孪晶变形晶粒约占晶粒总数的5%.变形过程中存在(0001)基面和{1010}柱面之间的交滑移.多晶Be的微裂纹起源于晶界一侧,发生穿晶扩展后,在另一侧晶界终止,裂纹萌生符合Stroh位错塞积生裂纹理论.因晶界对裂纹强烈的阻碍作用,多晶Be的裂纹长大依靠不同微裂纹之间的汇合,汇合路径有解理台阶和撕裂2种.多晶Be断裂基本解理面为(0001)基面和{1010}柱面,两者均是多晶Be解理萌生和扩展的主要路径.未观察到因孪晶变形诱发的微裂纹.     

一种镍基单晶高温合金持久各向异性行为

研究了一种镍基单晶高温合金DD499的[001],[011]和[111]3个晶体取向在典型应力条件下的持久性能。结果表明,持久寿命的取向依赖性与温度和应力有关。760℃,790MPa时,[001]取向的持久寿命明显高于[011]和[111]取向;1040℃,165MPa时,持久寿命由大到小顺序为[111]>[001]>[011],但不同取向的各向异性减弱。利用SEM观察持久断裂后的断口和组织结构表明,760℃,790MPa时,[001]取向试样的断裂特征为解理和准解理混合型断裂,[011]取向为单系滑移引起的剪切断裂,而[111]取向为多系滑移引起的剪切断裂;1040℃,165MPa时,3种取向都为微孔聚集型断裂。     

采用EBSD研究高强铝合金的疲劳裂纹扩展行为

通过背散射电子衍射(EBSD)技术对Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳裂纹扩展过程的晶体学机制进行分析研究.结果表明,裂纹呈沿晶和穿晶混合扩展方式,相邻晶粒的晶粒取向与裂纹扩展之间的关系遵循于裂纹尖端的晶体塑性变形机制.相邻晶粒的裂纹面间角较小时,裂纹穿越晶界偏转一定的角度扩展进入下一个晶粒.如果相邻两个晶粒间的有效滑移面不能形成小角度的面间角时,裂纹沿晶扩展.在晶内裂纹更容易沿一定的解理面扩展,形成"Z"字形裂纹扩展.