运用分子动力学和静力学方法对,<111> 生长铜膜中孪晶形成的原子过程与能量进行 了模拟研究. 所用的原子间相互作用势为 Finnis-Sinclair型镶嵌原子法(EAM)势. 模 拟和计算分析结果表明, <111>生长铜膜表面沉积原子在不同局部可形成正常排列的fcc畴 或错排的hcp畴；沉积原子处于hcp位置时体系的能量比fcc位置时要高, 其增量决定了孪 晶面出现几率. 沉积原子错排能还受相邻{111}孪晶面的影响, 其间距小于3个原子层厚时, 沉积原子错排能与不形成孪晶的Al晶体表面沉积原子错排能相当, 此时形成 孪晶面的几率极低; 随间距的增加, 表面沉积原子错排能迅速降低, 在间距达到约12个原 子层厚以后, 降到略低于完整Cu晶体{111}表面的沉积原子错排能, 这表明此时出现 孪晶面的几率比在完整晶体表面形成一个新的孪晶面的几率要大.

γ/γ界面对(γ+α2） 双相TiAl基合金的力学性能有着重要影响．采用矩阵方法系统 地导出了该合金中标定 γ相晶体学取向的变换矩阵．利用这些 变换矩阵和汇聚束电子衍射技术对XDTM制备的Ti-47Al-2Mn-2Nb(原子分数, %)+ 0.8TiB2(体积分数, %)合金中γ/γ界面关系及其统计分布进行了测定.

将有限元热力耦合计算与材料相变特征的实验研究相结合,研究了高速度及大载荷条件下的轮/轨摩擦导致车轮热损伤的机理, 探讨了滑行速度、时间和载荷等因素对车轮踏面的温度场变化及对奥氏体相变区尺寸的影响. 结果表明, 在大载荷滑行情况下, 接触区的峰值温度可超过材料的相变临界点, 相变区深度可能达到1 mm以上；滑行速度的提高可以增大相变层出现的几率, 但并未增加相变层的深度；接触区峰值温度和相变区尺寸均随载荷的大小呈线性变化.

通过示差扫描量热分析(DSC)研究了预应变及约束条件下TiNi形状记忆合金的温度记忆效应. 结果表明, 通过变形约束手段, 可以大大拓宽TiNi合金的相变温度区间,使得TiNi合金的温度记忆效应能够在一个非常大的温度范围内发挥作用; 同时, 变形并约束后TiNi合金的温度记忆效应比自由态TiNi合金的温度记忆效应更加准确. 分析表明, 马氏体与母相界面处的位错以及界面处的弹性自适应过程是可能的温度记忆效应机.

对强度错配约束条件下LY12/Al/LY12四点弯曲试样界面纯铝层内裂纹前端进行了弹塑性大变形平面应变应力场数值分析. 结果表明：在小范围屈服条件下随着中间纯铝层厚度的降低, 其峰值载荷呈线性增加；强界面的约束使得其塑性变形由类似单金属纺锤形转变为平行于界面的纵向发展, 该趋势随其厚度降低而越来越明显；裂尖三轴应力约束及最大拉应力水平随载荷增加或纯铝层厚度降低而升高, 且均随归一化J 积分增加沿一特定的路径变化. 当界面对纯铝层塑性变形约束明显增加时, 高的三轴约束将诱发微裂纹和孔洞的萌生, 同时伴随着中间纯铝层的脆化甚至局部解理.

= [刊，中]///金属学报.¾2004,40(9).¾ 927~929 采用有限元方法仿真模拟了SiC颗粒(SiCp)增强镁基复合材料中实际形状的增强体周围的微区应力场. 结果表明, 不同形状的增强体颗粒附近的微区应力场差异很大, 个别颗粒会在低应力下失效. 当增强体的体积分数较少时, 每个增强体的微区应力场受其它增强体影响不大, 近似给出单个增强体的形状就可以仿真模拟增强体附近的微区应力场. 利用粉末冶金法制备了颗粒增强镁基复合材料, 观察其拉伸断口, 并利用有限元方法进行仿真模拟, 据此进行了增强体颗粒的失效分析.

在Gleeble 1500热模拟机上对低碳钢Q235进行了热压缩实验, 用电子探针分析了热变形试样微观组织中的碳浓度分布. 结果表明, 形变诱导铁素体晶粒中的碳含量明显过饱和.这表明在形变诱导铁素体相变过程中,碳没有发生明显的从铁素体向奥氏体扩散. 从热力学的角度分析,在高于奥氏体-铁素体平衡转变温度Ae3变形, 变形存储能的作用最终降低了体系相变后的自由能, 使得在形变诱导铁素体相变过程中, 碳无需发生从铁素体向奥氏体的扩散.

在室温下对304不锈钢进行了多种长短轴比的椭圆形、菱形等非比例循环加载路径下的应力与应变路径形状、路径的应力与应变幅值、平均应变及其加载历史的影响的系统实验. 结果表明, 材料的循环塑性行为强烈地依赖于应力与应变路径形状、路径的应力与应变幅值及其加载历史.

选取具有中等层错能的316L不锈钢进行表面机械研磨处理 (SMAT),制备出纳米结构表层, 用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究横截面组织的演变过程.晶粒细化机理如下:奥氏体粗晶内部通过位错湮灭和重组形成位错胞;应变量和应变速率的增加诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶;孪晶内部通过位错的运动使显微组织逐渐由片层状向等轴状转变,且晶粒尺寸逐渐减小、取向差逐渐增大;最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.同时,对层错能对微观变形方式和纳米化行为的影响进行了讨论.

在600 ℃左右进行时效处理, 可使针状铁素体管线钢强度水平大幅度提高而基本不降低韧性和延性. 在600 ℃保温10 h, 针状铁素体管线钢在保持塑、韧性的基础上, 强度水平提升到接近X 100级别要求,且明显改善了其抗H2S开裂性能. 有利作用主要归因于时效处理促进了针状铁素体中微合金碳氮化物的进一步沉淀析出, 马氏体/奥氏体(M/A)岛转变成回火马氏体,以及组织更加均匀化. 时效处理为发展高强度级别针状铁素体管线钢提供了新的思路.

采用超高压电镜与离子加速器相连结的复合辐照装置, 研究了注He对 低活性Fe-Cr-Mn (W, V)合金辐照产生的点缺陷及二次缺陷行为的影响. 实验结果 表明: 辐照初期形成的点缺陷与He相互作用, 进而影响二次缺陷(位错、位错 环和空洞)的形成；He明显促进位错密度增大和空洞核心形成, 并导致空洞肿胀 增加. 对辐照产生的点缺陷与He相互作用的机理进行了理论分析.

用Vickers硬度计作为加载装置, 研究了极化锆钛酸铅(PZT-5)铁电陶瓷压痕裂纹恒载荷下在室温空气和水中的扩展规律. 结果表明, 恒载荷下,压痕裂纹在空气和水中不断扩展, 120 h后趋于稳定, 从而就可获得裂纹扩展速率和裂纹止裂的门槛应力强度因子KISCC,它们均显示各向异性. 研究表明, 裂纹扩展速率和KISCC的各向异性与铁电陶瓷断裂韧性的各向异性有关, 即裂纹扩展速率随KIC的增加而降低,而KISCC随KIC的增加而升高. 平行极化方向裂纹的断裂韧性比垂直极化方向高, 即KcIC＜KaIC, 因此, 在空气或水中的应力腐蚀更敏感, 即KcISCC＜KaISCC,dc/dt＞da/dt；与在空气中相比, 在水中应力腐蚀更敏感, 即裂纹扩展速率更高、门槛值更低.

采用慢应变速率实验(SSRT)研究了不同温度和电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为. 结果表明, 不同温度下, X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式都是穿晶型的, 具有准解理特征, 并且随着外加阴极电位的降低, SCC敏感性增加, 氢致开裂占主导. 随温度的下降, 溶液pH值略有降低, SCC敏感性增加.

研究了非化学计量成分的多晶Ni52Mn21+xGa27-x(x=0—5)系列合金的热弹性马氏体相变和磁相变. 合金的马氏体相变温度Ms随Mn含量的增加而升高, 当x＞4时, Ms已经升高到室温以上, 而马氏体相变滞后T随x的增大而减小; 合金的磁相变温度TC随x增加而升高, 但变化范围不大, 在x＞2后, TC保持在348 K左右. 实验获得了一种具有实用前景的合金成分---Ni52Mn25Ga23合金, 其马氏体相变温度在室温以上,相变滞后仅为5 K.

采用超高温度梯度真空区熔法定向凝固制备了Ni2MnGa晶体, 改变晶体生长速度、温度梯度和熔区长度, 获得了平直的固-液生长界面, 制备出Ni2MnGa单晶. 用光学显微镜观察了Ni50Mn29Ga21晶粒的竞争生长过程. 制备的定向凝固试样无宏观成分偏析. X射线衍射分析仅显示四方结构马氏体Ni2MnGa 400峰和004峰, 晶体生长轴向择优取向为立方奥氏体<100>方向. 采用差式扫描量热分析(DSC)和热重法(TG)分别测定试样中不同部位的相转变温度和Curie温度. 在稳定生长区, 沿轴向马氏体相变温度在10 ℃左右变化, 而Curie温度几乎没有变化. 这进一步表明采用该方法制备的Ni2MnGa晶体沿轴向成分 均匀, 且马氏体相变温度一致.

采用Sn替代Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金中的Si和B, 形成Ti50Ni22Cu18Al4Snx(Si0.67B0.33)6-x(x=0,3, 6)系列合金. 所有的预制合金碎屑经过机械研磨均发生非晶化转变. 随着合金中Sn含量的增加, 球磨产物中转变未尽的晶体相-Ti含量减少. 由Sn完全替代Si和B的Ti50Ni22Cu18Al4Sn6合金, 机械研磨可形成与熔体急冷几乎相同的单一均匀非晶相, 过冷液态温度区间可达到66 K.

计算模拟了加速坩埚旋转技术Bridgman (ACRT-B)法生长Cd0.96Zn0.04Te单晶体过程, 研究了ACRT波形参数对固-液界面凹陷和晶体内组分偏析的影响. 计算结果表明：ACRT波形参数的变化几乎不影响固-液界面前沿熔体中均一浓度场的形成. 但是, 波形参数能够显著改变固--液界面的凹陷和晶体内的组分偏析．波形参数不适当时, 固--液界面的凹陷深度增加数倍, 同时晶体组分的径向偏析也显著增加．波形参数不适当时, 固-液界面的凹陷深度不增加或增加很少, 晶体组分的径向偏析显著减小, 直至为零. 本工作所选择的各种波形参数下, ACRT均能明显增加晶体组分的轴向偏析.

研制了可以产生方波、正弦波及三角波3种波形高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量.进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验, 结果表明: 在方波、三角波和正弦波调幅磁场作用下的无结晶器振动电磁连铸过程中, 当调制波频率略低于系统固有频率时, 弯月面与结晶器壁间断接触距离最大, 保护渣润滑效果最好, 连铸过程拉坯阻力最小, 连铸坯表面质量相对较好; 在3种高频调幅磁场中,与三角波和方波相比, 正弦波较易于减小拉坯阻力和改善铸坯表面质量.

以喷雾转化工艺(SCP)制备的纳米WC-10%Co(质量分数)粉为原料, 应用脉冲放电烧结方法(EDC)制备出平均晶粒尺寸为120 nm左右的超细晶WC-Co硬质合金, 并对样品的微观组织结构与力学性能进行了分析. 结果表明, EDC方法极短的烧结时间是抑制晶粒长大的重要原因. 除裂纹桥联机制外,弥散分布的小孔隙对提高WC-Co硬质合金的断裂韧性也起到重要作用.

采用外加表面活性剂类添加剂的方法来改善碳酸化分解产物的粒度和强度, 并探讨了其作用机理. 结果表明, 适宜的添加剂及添加量能够明显减少产物中的细粒子含量, 加强附聚过程的进行, 改善产物Al(OH)3的强度. 添加剂CF2在200 mL/L时,产物平均粒径提高12 m左右, 小于45 m细粒子质量分数降低17%左右, 磨损指数降低10%. 结晶形貌分析表明, 添加剂促进了晶粒的附聚和单晶间的交互生长, 产物氢氧化铝形成近似球形的“镶嵌”式多晶体.