低拉应力下12Cr1MoV钢中P原子的晶界非平衡偏聚

对低应力作用下12Cr1MoV钢中磷原子的晶界偏聚现象进行了俄歇能谱实验研究和动力学分析．实验获得了在30MPa拉应力作用下，磷原子在晶界处发生的非平衡晶界偏聚，临界时间是1h．分析表明，低拉应力极大地提高了磷-空位复合体在钢中的扩散速率，低拉应力引起的晶界变形对磷-空位复合体具有强烈的吸引作用．通过动力学计算给出了磷-空位复合体偏聚阶段扩散系数Dc和磷原子反偏聚扩散系数Di随时间变化的表达式．     

缺陷团簇在α-Zr内扩散的分子动力学模拟

针对目前对于应力条件下材料缺陷演化的认识不足,本文以α-Zr材料为研究对象,采用分子动力学方法模拟计算由4个BS型间隙原子构成的缺陷团簇在材料中的扩散行为,研究了几种温度条件下拉伸应变及晶向对缺陷团簇扩散行为的影响.研究发现:温度、应变及晶向均会影响缺陷团簇在α-Zr材料中的扩散行为,缺陷团簇的扩散系数存在差异.结果表...     

压痕位置对多晶铜纳米压痕变形机理的影响

为研究在纳米压痕过程中微观结构多晶铜力学特性及变形机理的影响机制,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大尺度多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜不同微观结构分别建立初始压痕位置位于晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团4类微观结构的纳米压痕模型,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的纳米压痕力及原子的静应力与第三应力.采用中心对称参数法分析多晶铜表面及亚表面位错演化对纳米压痕过程的影响.结果表明:探针对4种微观结构的纳米压痕过程存在显著的规律性,纳米压痕力的增长速率、纳米压痕过程位错向邻近晶粒扩散的难度、纳米压痕后多晶铜亚表面位错分布范围、纳米压痕过程中低维数微观结构累积原子势能的难度等均满足降序关系:晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团;压痕位于高维数微观结构时,其相邻的微观结构呈拉应力;而压痕位于低维数微观结构时,其相邻的微观结构呈压应力.在多晶铜的纳米压痕过程中,为减少缺陷结构数量及其能量累积,降低材料的残余应力,应针对多晶铜的晶粒进行机械加工并避开顶点团、三叉晶界等微观结构.     

纳米晶铜块体材料电化学腐蚀行为研究

针对纳米晶（NC）单质金属材料的腐蚀特性，研究了块体纳米晶铜的耐蚀性能.利用电化学方法，结合XRD、EDS和SEM表面分析技术，比较分析了惰性气体沉积原位温压法（IGCWC）制备的块体纳米晶铜和多晶铜在0.1 mol/L CuSO₄和0.05 mol/L H₂SO₄混合溶液中的腐蚀行为.结果表明，纳米晶铜的腐蚀呈均匀的表面溶解并伴随有不均匀的局部腐蚀，而多晶铜呈沿晶界均匀分布的晶界点蚀.纳米晶铜表面原子和晶界原子具有更高的表面活性，钝化能力大大提高，同时钝化膜的溶解速度加大.纳米试样制备过程中产生的微孔隙缺陷降低了纳米晶铜的耐蚀性.与多晶铜相比，纳米晶铜耐蚀性降低     

强流脉冲电子束作用下纯铜的微观结构与腐蚀性能

为考察辐照对纯铜材料的影响,利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对多晶纯铜进行表面辐照处理,详细考察了辐照前后材料表面的微观结构状态和腐蚀性能。海水腐蚀极化曲线及电极化阻抗谱实验结果表明:十次强流脉冲电子束辐照后,纯铜的抗腐蚀性能显著提高。透射电子显微镜观察表明,HCPEB辐照在材料表层诱发了大量的过饱和空位缺陷,空位缺陷的凝聚可形成空位型位错圈和堆垛层错四面体(SFT)等空位簇缺陷。空位簇缺陷有助于形成厚而致密的表面钝化膜,钝化膜具有阻挡腐蚀性阴离子的能力,从而提高材料的抗腐蚀性能。     

强流脉冲电子束诱发的Cu-C扩散合金化

采用真空烧结技术制备了w(C)=6%的Cu-C(其中C为片状石墨)块状复合材料,利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对样品进行表面辐照处理,辐照次数分别为1、5、20和40。利用X-ray衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)详细分析了辐照样品的相组成和微观结构,并考查了经HCPEB辐照处理后样品表面的摩擦磨损性能。XRD结果表明:经HCPEB辐照后,衍射峰向高角度偏移,Cu-C间发生固溶,部分C原子与Cu原子形成间隙固溶体,理论计算结果显示最大固溶度达到2.24%。微结构分析结果表明:辐照表面形成高密度的Cu、C纳米晶粒,并在基体Cu中诱发了高密度晶体缺陷,这些结构为C原子的扩散提供了大量的扩散通道。此外,经HCPEB技术处理后材料表面的摩擦磨损性能得到了明显改善。     

中子嬗变掺杂直拉硅单晶内吸除效应机理的探讨

中子嬗变掺杂直拉硅(NTDCZSi)作内吸除处理时(IG 处理),清洁区(DZ)和吸杂区(GZ)的形成机理与直拉硅(CZSi)不同,它们的形成是辐照缺陷与硅中间隙氧相互作用的结果.DZ 的宽度主要取决于IG 退火时辐照空位在样品表面附近深度内过剩的宽度,GZ 则是氧以体内辐照间隙型缺陷团为核心非均匀成核形成的.氧的外扩散和体内过饱和沉淀加速了 DZ 和 GZ 的完成.     

MD与KMC的耦合模拟研究与实现

材料辐照损伤是当前材料领域和计算机领域研究的热点之一。分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）耦合模拟是材料辐照损伤模拟中常用的方法。MD和KMC模拟体系中的原子类型、变量种类以及数据表示形式都不同，如何实现两个体系间数据的传输，是耦合模拟中的一个重要问题。为了解决这一问题，该文设计并开发了一个中间程序，提出了识别系统中原子类型的最短距离（SD）算法，通过计算原子位置与标准网格点之间的距离，来判断系统中的间隙原子、空位和正常原子。最后通过实验验证了该方法，MD及KMC耦合模拟的正确性和有效性。     

电场诱导下Ag+在碲酸盐玻璃中扩散与析晶研究

纳米晶掺杂光学玻璃材料在信息技术领域具有广泛的应用前景.在热处理过程中,利用直流电场引导外源金属离子扩散进入玻璃基片,进而控制金属纳米晶体在玻璃基体中的生长.研究了直流电场诱导热处理工艺对Ag+在铌碲酸盐玻璃基片中的扩散与析晶机理,结果发现与直流电场相匹配的热处理工艺既可控制Ag+扩散与银纳米晶体生长同步完成,又可控制2种过程分布进行.电场诱导热处理工艺可望成为一种纳米晶掺杂玻璃材料的制备新工艺.     

磷的非平衡晶界偏聚恒温动力学实验及计算研究

选用12Cr1MoV工业用钢,通过俄歇电子能谱分析方法(AES),对磷在1050℃固溶处理温度下,540℃恒温时效过程中的非平衡晶界偏聚浓度进行了测试,在国际上首次获得了磷在钢中的非平衡晶界偏聚动力学完整曲线,该曲线直接验证了由徐庭栋提出的非平衡晶界偏聚动力学理论模型.论文还进行了非平衡晶界偏聚动力学计算,求出了12Cr1MoV钢在540℃恒温过程中复合体的扩散系数Dc及磷原子的自扩散系数Di,并应用非平衡晶界偏聚动力学方程进行了动力学曲线模拟,拟合曲线与实验曲线符合完好.证实了非平衡晶界偏聚的空位-溶质原子复合体扩散机制.     

硼,铈对铸造用镍铬基耐热合金组织及性能的影响

提高耐热合金的高温持久强度是目前耐热合金发展的一个重要方面。如所周知,随工作温度的提高和使用时间的延长,合金晶界在塑性变形过程中起有愈来愈重要的作用。由于晶界区域的结构特点决定了沿晶界的扩散速度大大高于沿晶体的扩散速度。而且在高温、持久静负荷的试验下,由于在金属的塑性变形中扩散起有决定性的作用,因而合金的弱化(Раз-упрочнение)将首先沿晶界进行〔1.2〕,这就决定了合金的断裂带有沿晶界断裂的特征。相反,在较低温度、较快变形速度下断裂则沿界体进行。所有这些告诉我们对在高温、长时工作的耐热合金,首先应该注意加强晶界的抗蠕变能力,特别是减低金属原子沿晶界的扩散速度。晶界局部合金化(локальноелегирование)是提高晶界抗蠕变能力的重要方法之一。     

倾斜晶析塔内有机物纯化过程的理论与实验研究

使用低共熔型对、邻二氯苯体系,研究全回流稳态操作条件下倾斜晶析塔内有机物的纯化过程,基于发汗机理建立了倾斜晶析塔提纯段的轴向扩散模型。研究结果表明,倾斜晶析塔对有机物提纯有很好的适应性,在进料浓度为62%～85%、搅拌速率为5～10 r/min范围内,产品纯度均可达到99.9%,轴向扩散模型能很好地描述稳态操作时塔内的浓度分布规律。     

利用发射光谱研究ECR等离子体对钨的刻蚀

研究不同刻蚀条件下等离子体对钨表面的刻蚀变化,并对其原因进行分析有助于进一步了解其对钨的刻蚀机理,从而为如何提高钨材料的使用寿命提供一定的理论支撑.采用光纤光谱仪(Avaspec—ULS2048一USB2)检测在不同放电条件下电子回旋共振(electron cyclotron resonance,ECR)等离子体中受激发的钨原子、钨离子谱线的相对强度,从而根据其谱线的相对强度可以直接地反映出不同刻蚀条件下的等离子体对钨表面刻蚀的强弱规律.结果表明:偏压越大对钨表面的刻蚀越严重,气压则呈现先增大后减小的趋势;在N2-Ar混合气体中随着N,体积分数的增加对钨的刻蚀逐渐增强;而对比He、N,和Ar三种气体,He等离子体对钨的刻蚀最为严重;在700 W、0.1 Pa条件下,0175 V偏压范围的He等离子体对轧制态钨的刻蚀比再结晶态钨严重,而在175 V之后结果却相反.     

Cu－Al粉末烧结合金内氧化研究

用高纯氮气体做介质对Ｃｕ－０．７５％Ａｌ粉末烧结合金进行内氧化处理，用Ｘ－ｒａｙ衍射，ＳＥＭ，ＴＥＭ等分析技术进行研究，结果表明：内氧化物由多相组成，晶内弥散分布的α－Ａｌ＿２Ｏ＿３质点呈球形析出长大；内氧化层中［Ａｌ］，［Ｏ］原子浓度规律分布，反应界面前沿存在［Ａｌ］，［Ｏ］原子浓度的非平衡区，内氧化过程，氧以晶界扩散和体扩散为主，氧化物质点周围Ｃｕ基体的塑性变形，增加了氧原子按位错扩散机制运动的几率；Ｃｕ原子受挤压发生短路迁移充填了邻近区域的空位和晶界缺陷，增加了粉末烧结合金的致密度．     

抗辐照合金的发展与纳米结构ODS钢的抗辐照性能

简要介绍了抗辐照合金的发展,合金微观结构对合金抗辐照性能的影响,先进堆核心部件结构材料最佳的备选材料纳米结构氧化物弥散强化钢的特征性微观结构及其抗辐照性能.     

超细晶钨基材料穿甲弹芯侵彻靶板的试验研究

对常用的钨合金穿甲弹和特制的超细晶钨基穿甲弹进行靶场侵彻对比试验．试验表明,相同条件下,超细晶穿甲弹穿透率大于普通穿甲弹,验证了弹芯材料晶粒度的大小对穿甲的侵彻性能有重要影响．超细晶纳米粉末经过二次烧结制成的弹芯材料晶粒细小,均匀,减少和避免了侵彻过程中弹芯头部出现的“蘑菇头”现象,产生了绝热剪切破坏,有“自锐”效应．超细晶钨基穿甲弹的侵彻能力明显高于钨合金穿甲弹．     

铁粉部分预合金化过程中间隙元素的定向迁移

采用与水雾化铁粉纯度相同的致密铁铸锭作试样，通过在其表面涂覆合金元素粉末层进行部分预合金化扩散处理，以研究部分预合金化铁粉的压缩性改善的机理，研究发现，在铁粉扩散处理过程中，由于部分合金化铁粉中的合金化区域产生了铁晶格畸变，导致该区域的体系能量升高，将末合金化域中的间隙原子如C，N，O等吸引到合金化区域，产生未合金化域中的间隙原子向合金化区域的定向迁移，未合金化区域产生“自组化”效应，实验结果表明，随着扩散处理温度的提高和处理时间的延长，未合金化区域中间隙元素的含量降低程度也增大；间隙原子自未合金化区域向合金化区域的迁移过程符合扩散动力学规律。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2和掺铁TiO_2及其纳米粒子的局域结构分析

采用溶胶-凝胶法分别在500℃和600℃烧结温度下制备了掺铁TiO2,而且在相同条件下制备了纯TiO2.XRD测量结果表明：纯TiO2和掺杂0.07%（摩尔分数）铁的TiO2样品均为锐钛矿相,粒径范围为10～25nm;样品粒径随烧结温度的升高而增大,但是掺铁样品的粒径比相同条件下制备的纯TiO2样品的要小.钛原子K-吸收端的EXAFS分析表明：与纯TiO2样品相比,掺铁TiO2样品的氧配位距离缩小,氧配位数增加,减少了氧空位;在不同烧结温度下制备的掺铁TiO2样品中,铁原子都进入了钛原子位置.     

高能球磨Fe70Ni30纳米晶的XRD和HRTEM研究

用XRD（X射线衍射）和HRTEM（高分辨透射电镜）研究了高能球磨Fe70Ni30二元金属合金的微结构随球磨时间（t）的变化情况。结果表明：以羰基铁和羰基镍为原料，通过高能球磨得到了bcc结构FeNi纳米晶合金。球磨10h时，羰基铁和羰基镍开始形成合金，但大部分R、Ni原子仍分别以bcc结构和fcc结构存在。球磨100h时，样品以bcc结构的FeNi合金为主，球磨200h后，样品中fcc结构Ni特征峰几乎消失，FeNi纳米晶达到最小粒径的平衡值。～8nm。高能球磨过程中，晶界区域的层错缺陷是合金化和纳米晶形成的重要因素．     

合金元素比例对铜铅合金纳米拉伸力学特性的影响

铜铅合金由于铜的高塑性、高强度以及铅的自润滑功能,是经过实践检验证明的优良减磨材料,广泛应用于精密机械和航空航天领域中.为研究元素比例在铜铅合金材料纳米拉伸过程中对其力学特性的影响,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大规模多晶铜分子动力学模型,在此基础上,采用混合蒙特卡洛/分子动力学方法(hybrid Monte Carlo/molecular dynamics, MC/MD)建立铜铅合金模型.根据真实铜铅合金比例成分建立具有不同铅原子比例的铜铅合金模型并与多晶铜纳米拉伸模型对比,模拟计算多晶体及铜铅合金的纳米拉伸过程,计算各模型的缺陷结构的配位数、内应力、原子势能等参数.结果表明:具有不同元素比例的铜铅合金纳米拉伸过程存在显著的规律性,铜铅合金和多晶铜的静水压力及势能分布相似,铅原子能够抑制铜铅合金晶界处位错的形核与扩展从而使合金材料结构更稳定,合金材料塑性变形过程中晶粒和晶界的势能变化特点相反,铅原子的加入主要影响晶界状态,晶界结构组成在合金塑性变形过程中具有主要作用.因而,通过改变铜铅合金中的元素比例,可改变合金材料各方面性能,本文的研究结果为制备高性能铜铅合金材料提供一定的理论指导.