Ionic conductivity and ion transport mechanisms of solid-state lithium-ion battery electrolytes: A review
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2022
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Properties, optimized morphologies, and advanced strategies for photocatalytic applications of WO3 based photocatalysts
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2022
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
First-principles approaches and models for crystal defect energetics in metallic alloys
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2023
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Physical metallurgy of high-entropy alloys
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2015
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
RuAl and its alloys. Part I. Structure, physical properties, microstructure and processing
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2005
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Metallurgy, mechanistic models and machine learning in metal printing
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2021
Wire arc additive manufacturing of stainless steels: A review
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2020
Additive manufacturing of aluminum-based metal matrix composites—A review
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2021
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
A point defect model for anodic passive films: I. Film growth kinetics
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1981
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Substitutional adsorptions of chloride at grain boundary sites on hydroxylated alumina surfaces initialize localized corrosion
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2021
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Enhancing radiation tolerance by controlling defect mobility and migration pathways in multicomponent single-phase alloys
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2016
... 理论上金属晶体内部的原子呈现规则排列,这是理想的晶体结构.在实际晶体中,或多或少存在偏离理想结构的区域,称为晶体缺陷[1 ,2 ] .在人类文明几千年的发展过程中,金属及其合金的进步并非源自对完美无缺的合金的追求,而是基于对晶体缺陷行为的理解与控制,这在某种程度上推动了该领域的发展.这一历史可以追溯到青铜器和铁器时代,那时我们的祖先虽然不完全理解背后的机理,却已经掌握了利用溶质以及其他晶体缺陷来固定位错,制造出更坚固的农具或更锋利的刀剑.现代物理冶金学揭示了晶体缺陷在确定合金性能中的核心作用[3 ,4 ] :如何通过晶体缺陷行为(例如位错运动、孪晶形成、晶界(GB)滑移)来改善金属及其合金的强度和韧性[5 ~8 ] ;如何通过研究晶体缺陷与活性原子、分子及离子的相互作用来提升合金的抗氧化和耐腐蚀性能[9 ,10 ] ;以及如何通过了解点缺陷的迁移来增强材料的耐辐射性能[11 ] 等.此领域的研究在持续积极进行中,新兴的概念、理论、模型和技术层出不穷,这些都在不断更新人们对现有合金的理解,并加速新合金的设计与开发. ...
Selective laser melting of tungsten and tungsten alloys
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2018
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Research status and development trend of tungsten alloy cutting
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2023
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Operation of thoriated tungsten cathodes
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1993
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Understanding effect of grain boundaries in the fracture behavior of polycrystalline tungsten under mode-I loading
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2012
Atomistic modeling of diffusion coefficient in fusion reactor first wall material tungsten
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2014
Research development of refractory metal materials used in the field of aerospace
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2011
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
航天航空用难熔金属材料的研究进展
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2011
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Tungsten oxides for photocatalysis, electrochemistry, and phototherapy
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2015
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Recent progress in research on tungsten materials for nuclear fusion applications in Europe
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2013
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Interatomic potentials for modelling radiation defects and dislocations in tungsten
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2013
... 钨合金作为一种重要的工业材料,以其高密度、高熔点和卓越的硬度及耐磨性能而闻名[12 ] .然而,晶体缺陷(如位错、空位等)在钨合金的晶体结构中是常见的,在实际W晶体中,原子(或离子、分子)的热运动、晶体形成条件和冷热加工过程,以及其他因素(如辐射或异质元素)的影响,使得W原子排列无法像理想结构那样规则完整,这些缺陷显著影响钨合金的性能[13 ] .例如,它们可能改变钨合金的屈服强度和断裂韧性,这对于那些需要承受极端条件的应用(例如航空航天领域)尤为关键[14 ~17 ] .晶体缺陷还会影响钨合金的塑性、电阻率、磁导率、热处理和机械加工过程,进而影响最终产品的品质和性能[18 ] .在钨合金中,常见的缺陷类型包括空洞、异质界面、裂纹和位错等.这些缺陷可以在合金的生产和使用过程中形成,例如粉末冶金、热处理、塑性变形及辐照应用等[19 ,20 ] . ...
Densification and grain growth during sintering of nanosized particles
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2008
... 对于W这种具有代表性的难熔金属而言,烧结所产生的缺陷是无法逾越的难题.W及其合金的制备以合成粉末为起点,涉及成形和烧结的固结过程.其中有2个主要的烧结问题相互交织:致密化(孔隙率降低)和晶粒生长[21 ] .目前,将W及其合金烧结到全密度是具有挑战性的,烧结过程中会产生难以去除的缺陷和粗大的晶粒,根本原因在于致密化和晶粒生长都是由毛细力驱动的,它们的热激活动力学通常具有相似的激活能,因此难以分别控制[22 ,23 ] .烧结钨通常需要非常高的温度,这很容易导致全局(正常晶粒生长)或局部(异常晶粒生长)微观结构的快速粗化[24 ,25 ] ,从而形成空洞、裂纹等缺陷,这显著恶化了材料的性能. ...
Ultrafast synthesis of nanocrystalline molybdenum powder by thermal plasma and its sintering behavior
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2019
... 对于W这种具有代表性的难熔金属而言,烧结所产生的缺陷是无法逾越的难题.W及其合金的制备以合成粉末为起点,涉及成形和烧结的固结过程.其中有2个主要的烧结问题相互交织:致密化(孔隙率降低)和晶粒生长[21 ] .目前,将W及其合金烧结到全密度是具有挑战性的,烧结过程中会产生难以去除的缺陷和粗大的晶粒,根本原因在于致密化和晶粒生长都是由毛细力驱动的,它们的热激活动力学通常具有相似的激活能,因此难以分别控制[22 ,23 ] .烧结钨通常需要非常高的温度,这很容易导致全局(正常晶粒生长)或局部(异常晶粒生长)微观结构的快速粗化[24 ,25 ] ,从而形成空洞、裂纹等缺陷,这显著恶化了材料的性能. ...
Densification behavior of tungsten heavy alloy based on master sintering curve concept
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2006
... 对于W这种具有代表性的难熔金属而言,烧结所产生的缺陷是无法逾越的难题.W及其合金的制备以合成粉末为起点,涉及成形和烧结的固结过程.其中有2个主要的烧结问题相互交织:致密化(孔隙率降低)和晶粒生长[21 ] .目前,将W及其合金烧结到全密度是具有挑战性的,烧结过程中会产生难以去除的缺陷和粗大的晶粒,根本原因在于致密化和晶粒生长都是由毛细力驱动的,它们的热激活动力学通常具有相似的激活能,因此难以分别控制[22 ,23 ] .烧结钨通常需要非常高的温度,这很容易导致全局(正常晶粒生长)或局部(异常晶粒生长)微观结构的快速粗化[24 ,25 ] ,从而形成空洞、裂纹等缺陷,这显著恶化了材料的性能. ...
Effect of two-stage sintering process on microstructure and mechanical properties of ODS tungsten heavy alloy
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2007
... 对于W这种具有代表性的难熔金属而言,烧结所产生的缺陷是无法逾越的难题.W及其合金的制备以合成粉末为起点,涉及成形和烧结的固结过程.其中有2个主要的烧结问题相互交织:致密化(孔隙率降低)和晶粒生长[21 ] .目前,将W及其合金烧结到全密度是具有挑战性的,烧结过程中会产生难以去除的缺陷和粗大的晶粒,根本原因在于致密化和晶粒生长都是由毛细力驱动的,它们的热激活动力学通常具有相似的激活能,因此难以分别控制[22 ,23 ] .烧结钨通常需要非常高的温度,这很容易导致全局(正常晶粒生长)或局部(异常晶粒生长)微观结构的快速粗化[24 ,25 ] ,从而形成空洞、裂纹等缺陷,这显著恶化了材料的性能. ...
The study on low temperature sintering of nano-tungsten powders
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2016
... 对于W这种具有代表性的难熔金属而言,烧结所产生的缺陷是无法逾越的难题.W及其合金的制备以合成粉末为起点,涉及成形和烧结的固结过程.其中有2个主要的烧结问题相互交织:致密化(孔隙率降低)和晶粒生长[21 ] .目前,将W及其合金烧结到全密度是具有挑战性的,烧结过程中会产生难以去除的缺陷和粗大的晶粒,根本原因在于致密化和晶粒生长都是由毛细力驱动的,它们的热激活动力学通常具有相似的激活能,因此难以分别控制[22 ,23 ] .烧结钨通常需要非常高的温度,这很容易导致全局(正常晶粒生长)或局部(异常晶粒生长)微观结构的快速粗化[24 ,25 ] ,从而形成空洞、裂纹等缺陷,这显著恶化了材料的性能. ...
On sinterability of nanostructured W produced by high-energy ball milling
1
2007
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
Sinter-ability of nanocrystalline tungsten powder
1
2010
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
Refractory metal nanopowders: Synthesis and characterization
1
2010
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
Coarsening, densification, and grain growth during sintering of nano-sized powders—A perspective
1
2017
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
Relating interface evolution to interface mechanics based on interface properties
3
2017
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
... [
30 ~
32 ]
Defects generated during sintering process in tungsten materials Fig.1 (a1-a3) initial particle configuration (a1), diffusion mechanisms leading to microstructural changes (a2), and neck growth and grain boundary formation during sintering (a3) showing the interface evolution during sintering[30 ] (GB—grain boundary, c —conserved variable) ...
![]()
... (a1-a3) initial particle configuration (a1), diffusion mechanisms leading to microstructural changes (a2), and neck growth and grain boundary formation during sintering (a3) showing the interface evolution during sintering[30 ] (GB—grain boundary, c —conserved variable) ...
A review of liquid-liquid method for the elaboration and modelling of reinforced tungsten alloys with various sintering processes
2
2023
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
... (c) overall morphology of intragranular pores[31 ] ...
Powder metallurgy route to ultrafine-grained refractory metals
5
2023
... 目前围绕着钨粉体研究的重点是将粉体细化从而降低烧结温度,合成高质量的细粉是制造高性能钨材料的前提条件[26 ] .细粉由于尺寸更细、比表面积更高和烧结驱动力更大,因此烧结起始温度更低,已有研究[27 ] 表明其具有优异的烧结能力.但是细粉的装填密度通常低于粗粉末,这对烧结不利,需要使用特殊的成型技术来解决.此外,细钨粉容易团聚,易于在压实过程中形成塞积而使生坯具有较低的装填密度[28 ] .这些特性对烧结性能有害,并可能导致粉末压坯中的不均匀性,最终导致烧结部件中的局部烧结和微观结构分叉,在烧结过程中形成缺陷并最终产生层状裂纹.同时,细钨粉容易生长,它们的尺寸优势在加热时很快耗尽[29 ] .首先,高温烧结会导致W晶粒生长,晶界迁移速率加快,从而使晶粒边界明显移动.这种迁移是由于晶界处的原子比晶粒内部原子更易于移动,温度的升高使得这种迁移现象加剧,如图1a 1~a3[30 ] 所示.同时,晶界迁移会伴随着原子的扩散,即原子在晶体内部的长距离移动.在高温烧结过程中,晶界附近的孔隙可能会由于晶界的快速移动而与原来的晶界位置分离,这时,孔隙就不能跟随晶界移动而被消除,如图1b 所示,这种现象称为孔隙-晶界分离.孔隙-晶界分离的结果就是在材料内部形成空洞缺陷,如图1c [31 ] 所示.这些空洞不利于材料的致密化,并且会显著降低材料的力学性能,如强度和韧性[32 ] .此外,持续的高温烧结还可能导致晶内孔隙的生成,如图1d [32 ] 所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
... [32 ]所示.这些孔隙是因为晶界迁移过快,周围的原子来不及填补其后所留下的空间而形成的.晶内孔隙位于晶粒内部,与表面孔洞相比,它们更难以通过后续的烧结处理来消除,因为内部的原子迁移速率比表面慢,最终产生难以移除的晶内孔隙和具有不均匀及局部烧结的微观结构分叉[32 ] .由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
... [32 ].由于局部热激活和快速晶界迁移,细钨粉的不利影响被放大,更容易产生难以控制的缺陷,从而大幅度影响钨材料的性能. ...
... ~
32 ]
Defects generated during sintering process in tungsten materials Fig.1 (a1-a3) initial particle configuration (a1), diffusion mechanisms leading to microstructural changes (a2), and neck growth and grain boundary formation during sintering (a3) showing the interface evolution during sintering[30 ] (GB—grain boundary, c —conserved variable) ...
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... (d) typical morphology of pore-triple junction separation and residual intragranular pores[32 ] ...
Two-step sintering of ceramics with constant grain-size, I. Y2 O3
1
2006
... 为了避免这些问题,需要精心调控钨的烧结工艺,包括烧结温度、保温时间、升/降温速率、气氛等,以确保获得高密度、均匀微结构的钨材料.同时,一些先进的烧结技术,例如无压两步烧结法(TSS)是实现上述目标的一种有效方法[33 ,34 ] ,最近它被引入到金属系统中,成功地生产出具有高烧结密度、细晶粒尺寸且均匀微观结构的钨材料[35 ] .通过优化烧结工艺,可以有效控制晶粒生长和孔隙的形成,从而生产出具有优异物理和力学性能的钨制品. ...
Towards pressureless sintering of nanocrystalline tungsten
1
2021
... 为了避免这些问题,需要精心调控钨的烧结工艺,包括烧结温度、保温时间、升/降温速率、气氛等,以确保获得高密度、均匀微结构的钨材料.同时,一些先进的烧结技术,例如无压两步烧结法(TSS)是实现上述目标的一种有效方法[33 ,34 ] ,最近它被引入到金属系统中,成功地生产出具有高烧结密度、细晶粒尺寸且均匀微观结构的钨材料[35 ] .通过优化烧结工艺,可以有效控制晶粒生长和孔隙的形成,从而生产出具有优异物理和力学性能的钨制品. ...
Pressureless two-step sintering of ultrafine-grained refractory metals: Tungsten-rhenium and molybdenum
1
2022
... 为了避免这些问题,需要精心调控钨的烧结工艺,包括烧结温度、保温时间、升/降温速率、气氛等,以确保获得高密度、均匀微结构的钨材料.同时,一些先进的烧结技术,例如无压两步烧结法(TSS)是实现上述目标的一种有效方法[33 ,34 ] ,最近它被引入到金属系统中,成功地生产出具有高烧结密度、细晶粒尺寸且均匀微观结构的钨材料[35 ] .通过优化烧结工艺,可以有效控制晶粒生长和孔隙的形成,从而生产出具有优异物理和力学性能的钨制品. ...
Origin of intergranular embrittlement of Al alloys induced by Na and Ca segregation: Grain boundary weakening
1
2006
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Embrittlement of interfaces by solute segregation
2
1989
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... [37 ]所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
First-principles determination of grain boundary strengthening in tungsten: Dependence on grain boundary structure and metallic radius of solute
7
2016
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... [38 ]展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... [38 ]所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... [
38 ]及过渡金属原子晶界的偏聚能量和强化能量的典型例子
[38 ] Schematic of the relationship between the formation of point defects by impurity atoms, strengthening/embrittling energies (Δ<i>E</i><sub>SE</sub>) at different W grain boundaries, and the radius of heteroatoms, as well as typical examples of the segregation energy (<i>E</i><sub>seg</sub>) and strengthening energy at transition metal atomic grain boundaries (a) three-dimensional schematic of impurity atoms embedded in the matrix lattice ...
... [
38 ]
Schematic of the relationship between the formation of point defects by impurity atoms, strengthening/embrittling energies (Δ<i>E</i><sub>SE</sub>) at different W grain boundaries, and the radius of heteroatoms, as well as typical examples of the segregation energy (<i>E</i><sub>seg</sub>) and strengthening energy at transition metal atomic grain boundaries (a) three-dimensional schematic of impurity atoms embedded in the matrix lattice ...
... (c) dependence of ΔE SE on the metallic radii of solutes at their most favorable positions for Σ 3(112), Σ 5(310), Σ 3(111), Σ 5(210), and Σ 11(323) GBs[38 ] (γ —GB energy) ...
... (d) E seg and the strengthening energies ΔE SE for 3d, 4d, and 5d transition metals (TM) atoms in different positions of a typical Σ 3(111) GB[38 ] ...
Development of ultra-fine grained W-(0.25-0.8)wt%TiC and its superior resistance to neutron and 3 MeV He-ion irradiations
2
2008
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
Development of ultra-fine grained W-TiC and their mechanical properties for fusion applications
1
2007
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
Observations on the ductile-to-brittle transition in ultrafine-grained tungsten of commercial purity
1
2009
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
The influence of microstructure on fracture of drawn tungsten wire
1
1979
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Brittle fracture of polycrystalline tungsten
0
1985
Influence of impurities on the fracture behaviour of tungsten
1
2011
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Effect of impurities on the electronic structure of grain boundaries and intergranular cohesion in iron and tungsten
1
1997
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
The nature behind the preferentially embrittling effect of impurities on the ductility of tungsten
2
2014
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
... [46 ].在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Evolution of carbon and oxygen concentration in tungsten prepared by field assisted sintering and its effect on ductility
1
2021
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Tungsten carbide as a deoxidation agent for plasma-facing tungsten-based materials
0
2019
Mechanical properties and microstructures of W-1%Y2 O3 microalloyed with Zr
0
2016
Effect of heating mode on sintering of tungsten
1
2010
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Grain size engineering of bcc refractory metals: Top-down and bottom-up—Application to tungsten
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2007
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Spark plasma sintering and mechanical properties of zirconium micro-alloyed tungsten
1
2014
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Fabricating high performance tungsten alloys through zirconium micro-alloying and nano-sized yttria dispersion strengthening
1
2014
... 在钨材料的烧结过程中,异质原子容易在晶体内部形成点缺陷或在晶界处偏析,从而显著影响材料的品质.异质元素可能来源于原始的合成粉末或是烧结过程中的污染,在高温下可能不均匀地分布在W的晶体结构中,如图2a 和b所示,形成微观尺度的点缺陷.这些点缺陷通常表现为原子尺度的错位或空位,它们会影响W晶格的完整性和稳定性,进而降低材料的强度和导电性.异质原子的尺寸可能与W原子不同,当它们取代W原子位置时,会引起局部晶格畸变,导致应力集中,这些应力有可能在烧结过程中或后续应用中诱发裂纹的形成.为了评估异质元素对W晶界结合的强化或弱化效应,主流的方法是计算强化/脆化能量(ΔE SE )[36 ,37 ] ,这是由Rice和Wang[37 ] 所建模型计算出的晶界与无断裂表面之间的偏聚能量(E seg )的差来确定的,这种方法从能量的角度描述了异质原子对晶间脆化的影响.为了清晰地显示ΔE SE 与异质原子半径之间的关系,图2c [38 ] 展示了不同W晶界的ΔE SE 与异质原子半径的关系.通常,随着异质原子半径的增加,ΔE SE 也随之增加,这表明较小的异质原子似乎对W晶界起到了增强作用,而较大的原子倾向于起到弱化作用.图2d [38 ] 展示了包含3d、4d、5d过渡金属原子的Σ 3(111)晶界的E seg 和强化能量ΔE SE 的典型例子.每个溶质原子占据的晶界原子位置显示在横坐标上.对于半径过小的溶质,所有偏聚位置的E seg 都是负值,表明这些原子在晶界中是稳定的.对于半径过大的溶质和那些与W原子半径相同的溶质,不同位置的E seg 显示正值或负值,这意味着这些原子有稳定和不稳定的位置,这与图2c [38 ] 所得结果相对应.同时,异质原子可能阻碍晶界移动,从而影响致密化过程,限制了材料致密度的提高.并且人们普遍认为是W晶界杂质的存在导致晶界容易断裂,这是由于晶界处的高度晶体无序结构和杂质偏析降低了晶界的内聚力[39 ~41 ] ,影响元素包括但不限于C、O、K和P等[42 ~44 ] .H、O、Si、P和S等元素削弱了W的晶界强度,但少数杂质如B和C则起到了增强效果[45 ,46 ] ,对钨材料来说最令人担忧的杂质之一是O,它很难被完全移除,并可能在致密化、加工过程及最终性能表现(例如脆化问题)中产生负面影响[47 ~50 ] .现有的解释是当杂质原子分布在W的位错核周围时,可以减缓位错移动或增加位错移动的激活能,从而降低延展性或提高韧脆转变温度(DBTT)[46 ] .在确定杂质的限量标准时,不应仅考虑某些最大杂质含量,而应综合考虑晶粒尺寸、晶界面积以及杂质在晶界上的分布情况.杂质对材料延展性的影响可以通过晶界分离的难易程度以及位错运动的影响来定量描述.无论是削弱晶界还是降低位错的迁移能力,都可能导致钨材料基体的延展性降低.在这一认识的基础上,众多研究已致力于探究商业纯度钨材料的脆性问题,其中大部分研究将脆性归咎于杂质偏聚引起的晶界弱化,因此,改变杂质分布和增强晶界的方法将有效地提高晶界的强度和延性.比如通过真空和区域熔炼减少杂质,可以将DBTT降低到约200 ℃[51 ] ,此外,还有研究[52 ] 表明,Ti和Zr等微合金元素可以吸收O2 ,减少O2 在晶界处的偏析,从而显著提高晶界的强度[53 ] . ...
Defect-interface interactions
1
2015
... 目前掺杂第二相弥散强化是提高钨基复合材料力学性能的主要方式之一[54 ] ,并且其形成缺陷的方式也与杂质原子不同,第二相与钨材料基体之间会产生大量的共格/半共格界面[55 ] ,在钨材料基体内部形成面缺陷.这些界面在原子层面的特殊排列能够优化载荷传递和分散裂纹或位错的传播路径,增强材料的塑性变形能力.第二相与基体的界面具有双重作用.一方面,良好的界面黏结能提高材料的力学性能,如提升硬度、抗拉强度和抗冲击韧性,并且能确保应力加载时载荷能够均匀分布于基体与第二相之间,在钨基复合材料中有效地传递和分散;弥散分布的异相界面被认为具有更优异的抗辐照损伤能力,因为高密度的界面可以汇集缺陷[56 ,57 ] .另一方面,如果界面不稳定或存在严重的化学、热膨胀或结构不匹配,可能会导致界面解键、裂纹形成和应力集中,这些都会恶化材料的力学性能,并可能导致早期失效.界面的性质,包括结构、化学组成、能量状态以及与周围材料的相容性,都是影响钨基复合材料力学性能的关键[58 ] .在钨基复合材料中,异相界面的结构和能量是确定复合材料整体性能的决定性因素,它们在钨基复合材料设计和性能优化过程中扮演着至关重要的角色.因此,为了提高钨基复合材料的性能,必须研究界面的微观特性和宏观效应,优化界面. ...
Ab initio study of energetics and structures of heterophase interfaces: From coherent to semicoherent interfaces
1
2018
... 目前掺杂第二相弥散强化是提高钨基复合材料力学性能的主要方式之一[54 ] ,并且其形成缺陷的方式也与杂质原子不同,第二相与钨材料基体之间会产生大量的共格/半共格界面[55 ] ,在钨材料基体内部形成面缺陷.这些界面在原子层面的特殊排列能够优化载荷传递和分散裂纹或位错的传播路径,增强材料的塑性变形能力.第二相与基体的界面具有双重作用.一方面,良好的界面黏结能提高材料的力学性能,如提升硬度、抗拉强度和抗冲击韧性,并且能确保应力加载时载荷能够均匀分布于基体与第二相之间,在钨基复合材料中有效地传递和分散;弥散分布的异相界面被认为具有更优异的抗辐照损伤能力,因为高密度的界面可以汇集缺陷[56 ,57 ] .另一方面,如果界面不稳定或存在严重的化学、热膨胀或结构不匹配,可能会导致界面解键、裂纹形成和应力集中,这些都会恶化材料的力学性能,并可能导致早期失效.界面的性质,包括结构、化学组成、能量状态以及与周围材料的相容性,都是影响钨基复合材料力学性能的关键[58 ] .在钨基复合材料中,异相界面的结构和能量是确定复合材料整体性能的决定性因素,它们在钨基复合材料设计和性能优化过程中扮演着至关重要的角色.因此,为了提高钨基复合材料的性能,必须研究界面的微观特性和宏观效应,优化界面. ...
Efficient annealing of radiation damage near grain boundaries via interstitial emission
1
2010
... 目前掺杂第二相弥散强化是提高钨基复合材料力学性能的主要方式之一[54 ] ,并且其形成缺陷的方式也与杂质原子不同,第二相与钨材料基体之间会产生大量的共格/半共格界面[55 ] ,在钨材料基体内部形成面缺陷.这些界面在原子层面的特殊排列能够优化载荷传递和分散裂纹或位错的传播路径,增强材料的塑性变形能力.第二相与基体的界面具有双重作用.一方面,良好的界面黏结能提高材料的力学性能,如提升硬度、抗拉强度和抗冲击韧性,并且能确保应力加载时载荷能够均匀分布于基体与第二相之间,在钨基复合材料中有效地传递和分散;弥散分布的异相界面被认为具有更优异的抗辐照损伤能力,因为高密度的界面可以汇集缺陷[56 ,57 ] .另一方面,如果界面不稳定或存在严重的化学、热膨胀或结构不匹配,可能会导致界面解键、裂纹形成和应力集中,这些都会恶化材料的力学性能,并可能导致早期失效.界面的性质,包括结构、化学组成、能量状态以及与周围材料的相容性,都是影响钨基复合材料力学性能的关键[58 ] .在钨基复合材料中,异相界面的结构和能量是确定复合材料整体性能的决定性因素,它们在钨基复合材料设计和性能优化过程中扮演着至关重要的角色.因此,为了提高钨基复合材料的性能,必须研究界面的微观特性和宏观效应,优化界面. ...
Superior radiation resistance of ZrO2 -modified W composites
1
2022
... 目前掺杂第二相弥散强化是提高钨基复合材料力学性能的主要方式之一[54 ] ,并且其形成缺陷的方式也与杂质原子不同,第二相与钨材料基体之间会产生大量的共格/半共格界面[55 ] ,在钨材料基体内部形成面缺陷.这些界面在原子层面的特殊排列能够优化载荷传递和分散裂纹或位错的传播路径,增强材料的塑性变形能力.第二相与基体的界面具有双重作用.一方面,良好的界面黏结能提高材料的力学性能,如提升硬度、抗拉强度和抗冲击韧性,并且能确保应力加载时载荷能够均匀分布于基体与第二相之间,在钨基复合材料中有效地传递和分散;弥散分布的异相界面被认为具有更优异的抗辐照损伤能力,因为高密度的界面可以汇集缺陷[56 ,57 ] .另一方面,如果界面不稳定或存在严重的化学、热膨胀或结构不匹配,可能会导致界面解键、裂纹形成和应力集中,这些都会恶化材料的力学性能,并可能导致早期失效.界面的性质,包括结构、化学组成、能量状态以及与周围材料的相容性,都是影响钨基复合材料力学性能的关键[58 ] .在钨基复合材料中,异相界面的结构和能量是确定复合材料整体性能的决定性因素,它们在钨基复合材料设计和性能优化过程中扮演着至关重要的角色.因此,为了提高钨基复合材料的性能,必须研究界面的微观特性和宏观效应,优化界面. ...
Ab initio calculation of interfacial energies between transition metal carbides and fcc iron
1
2010
... 目前掺杂第二相弥散强化是提高钨基复合材料力学性能的主要方式之一[54 ] ,并且其形成缺陷的方式也与杂质原子不同,第二相与钨材料基体之间会产生大量的共格/半共格界面[55 ] ,在钨材料基体内部形成面缺陷.这些界面在原子层面的特殊排列能够优化载荷传递和分散裂纹或位错的传播路径,增强材料的塑性变形能力.第二相与基体的界面具有双重作用.一方面,良好的界面黏结能提高材料的力学性能,如提升硬度、抗拉强度和抗冲击韧性,并且能确保应力加载时载荷能够均匀分布于基体与第二相之间,在钨基复合材料中有效地传递和分散;弥散分布的异相界面被认为具有更优异的抗辐照损伤能力,因为高密度的界面可以汇集缺陷[56 ,57 ] .另一方面,如果界面不稳定或存在严重的化学、热膨胀或结构不匹配,可能会导致界面解键、裂纹形成和应力集中,这些都会恶化材料的力学性能,并可能导致早期失效.界面的性质,包括结构、化学组成、能量状态以及与周围材料的相容性,都是影响钨基复合材料力学性能的关键[58 ] .在钨基复合材料中,异相界面的结构和能量是确定复合材料整体性能的决定性因素,它们在钨基复合材料设计和性能优化过程中扮演着至关重要的角色.因此,为了提高钨基复合材料的性能,必须研究界面的微观特性和宏观效应,优化界面. ...
Effect of aging treatment at 700 o C on microstructure and mechanical properties of 9Cr-ODS steel
1
2024
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
700 ℃时效对9Cr-ODS钢微观组织和力学性能的影响
1
2024
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Preparation, microstructure, and properties of tungsten alloys reinforced by ZrO2 particles
0
2017
Microstructure and mechanical properties of a novel designed 9Cr-ODS steel synergically strengthened by nano precipitates
3
2023
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... [
61 ,
64 ,
88 ,
91 ,
92 ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
新型纳米复合强化9Cr-ODS钢的设计、组织与力学性能
3
2023
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... [
61 ,
64 ,
88 ,
91 ,
92 ,
97 ,
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102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
W-2wt.%Y2 O3 composite: Microstructure and mechanical properties
0
2012
Microstructure and properties of La2 O3 doped W composites prepared by a wet chemical process
0
2017
Mechanical properties and thermal shock performance of W-Y2 O3 composite prepared by high-energy-rate forging
6
2017
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... [64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ]相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
64 ,
88 ,
91 ,
92 ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
The simultaneous improvements of strength and ductility in W-Y2 O3 alloy obtained via an alkaline hydrothermal method and subsequent low temperature sintering
0
2020
Accelerated sintering of high-performance oxide dispersion strengthened alloy at low temperature
1
2021
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Microstructures and mechanical properties of Al-Si alloy nanocomposites hybrid reinforced with nano-carbon and in-situ Al2 O3
1
2019
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Investigation of the microstructure and mechanical properties of copper-graphite composites reinforced with single-crystal α -Al2 O3 fibres by hot isostatic pressing
1
2018
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Improvement of interfacial bonding and mechanical properties of Cu-Al2 O3 composite by Cr-nanoparticle-induced interfacial modification
1
2017
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Nano/micro-scale numerical simulation and microscopic analysis on metal/oxide interfaces: A review
3
2022
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
... [
70 ,
87 ,
92 ]
Interface relationship between secondary phase and tungsten matrix and examples (a) schematic of differences between metal and oxide[70 ] (F represents force) ...
... (a) schematic of differences between metal and oxide[70 ] (F represents force) ...
Reinvestigation of the tensile strength and fracture property of Ni(111)/α -Al2 O3 (0001) interfaces by first-principle calculations
1
2011
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Adhesion of the iron-chromium oxide interface from first-principles theory
0
2013
Effect of Cr micro-alloying on microstructure and mechanical properties of alumina whisker and graphene co-reinforced copper matrix composites
0
2022
The tensile properties and fracture of the Ni/Cr2 O3 interface: First principles simulation
1
2014
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Plastic deformation of metal/ceramic nanolayered composites
1
2014
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Al2 O3 /FeAl interfacial behaviors by yttrium doping in high temperature oxidation
0
2019
Atomistic simulation study on the shear behavior of Ag/MgO interface
0
2018
Chemical bonding, thermodynamic stability and mechanical strength of Ni3 Ti/α -Al2 O3 interfaces by first-principles study
0
2021
Effect of Nb on oxidation behavior of high Nb containing TiAl alloys
0
2011
First-principles studies on vacancy-modified interstitial diffusion mechanism of oxygen in nickel, associated with large-scale atomic simulation techniques
0
2014
Mechanical properties and failure mechanisms at high temperature in carbon nanotube reinforced copper matrix nanolaminated composite
1
2019
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Excellent performance of W-Y2 O3 composite via powder process improvement and Y2 O3 refinement
1
2021
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Response of yttria dispersion strengthened tungsten simultaneously exposed to steady-state and transient hydrogen plasma
1
2020
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Investigation of microstructure and mechanical properties of W-Y and W-Y2 O3 materials fabricated by powder metallurgy method
1
2015
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Chemical synthesis and oxide dispersion properties of strengthened tungsten via spark plasma sintering
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2016
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
W-Y2 O3 composite nanopowders prepared by hydrothermal synthesis method: Co-deposition mechanism and low temperature sintering characteristics
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2020
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
Synthesis of W-Y2 O3 alloys by freeze-drying and subsequent low temperature sintering: Microstructure refinement and second phase particles regulation
4
2020
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y2 O3 、La2 O3 、HfO以及ZrO2 等[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上[69 ] ,如图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y2 O3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y2 O3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y2 O3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y2 O3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚[84 ] ,相应的W/Y2 O3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y2 O3 复合材料.这确保了纳米级Y2 O3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y2 O3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y2 WO6 颗粒,在Y2 O3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
... [87 ]所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能. ...
... ,
87 ,
92 ]
Interface relationship between secondary phase and tungsten matrix and examples (a) schematic of differences between metal and oxide[70 ] (F represents force) ...
... (b) HRTEM images of small particles within Y2 O3 grains (b1, b2), W and Y2 O3 interface (b3, b4), and small particles within W grains (b5, b6)[87 ] ...
Mechanical properties and thermal stability of pure W and W-0.5wt%ZrC alloy manufactured with the same technology
7
2018
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ]相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
88 ,
91 ,
92 ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
Microstructure and mechanical properties of HfC reinforced W matrix composites regulated by trace Zr
0
2020
Synergetic effect of Re alloying and SiC addition on strength and toughness of tungsten
0
2018
Effect of hot rolling and annealing on the mechanical properties and thermal conductivity of W-0.5wt.% TaC alloys
8
2016
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,91 ,100 ,102 ~104 ]相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... [91 ,97 ,105 ,106 ]其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
91 ,
92 ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
Stable nanoparticles dispersion induced an unprecedented high strength in a bulk W-TiC alloy
6
2023
... 依据异相界面结构的差异性,可将掺杂的第二相粒子归为氧化物和碳化物2种主要类型,相对应的合金分别为氧化物弥散强化钨合金(ODS-W)与碳化物弥散强化钨合金(CDS-W).在氧化物掺杂物中,常见的成分包括Y
2 O
3 、La
2 O
3 、HfO以及ZrO
2 等
[59 ~66 ] .这些氧化物在界面处与基体的相互作用和黏结机理对整体性能有着显著的影响
[67 ,68 ] ,由于O与W原子半径差异较大,2者在界面区域的结构和性质显著不同,这种差异体现在原子结构(晶格参数)、力学性能(Young's模量)和功能性能(热膨胀系数)上
[69 ] ,如
图3a [70 ] 所示.金属原子间的键合主要是由金属离子和自由电子的交互作用决定的,这种键合通常具有较大的配位数和更为简单、规则的晶体结构
[71 ~74 ] .相比之下,氧化物原子键的形成则主要依赖于正、负离子的相互作用,其结构较为复杂.这些不同导致金属与氧化物界面出现明显的面缺陷
[75 ~81 ] .在ODS-W中,以W-Y
2 O
3 复合材料为例,由于其在高温强度、再结晶温度、抗蠕变能力以及热震抵抗性能等方面的显著提升而备受关注.Y
2 O
3 具有立方晶体结构,晶格常数为1.061 nm,与W晶体(晶格常数为0.316 nm)存在较大的晶格不匹配,依据错配度的计算,Y
2 O
3 与钨材料基体界面结构通常表现为半共格界面
[82 ,83 ] .在烧结过程中,Y
2 O
3 颗粒倾向于在W晶界处偏聚
[84 ] ,相应的W/Y
2 O
3 界面容易成为应力集中区域,进而加剧面缺陷和裂纹的形成
[85 ] .为了克服这一挑战,Hu等
[86 ,87 ] 采用特殊的粉末制备技术,例如冷冻干燥和水热合成,再加上后续的低温烧结工艺,制得性能卓越的W-Y
2 O
3 复合材料.这确保了纳米级Y
2 O
3 粒子在W晶粒内部及晶界上的均匀分散,除了W/Y
2 O
3 界面,钨材料基体中还观察到大量Y
2 WO
6 颗粒,在Y
2 O
3 与钨材料基体之间形成了Y-W-O扩散层,如
图3b [87 ] 所示,有效缓解了界面缺陷并大幅度增强了钨材料基体的性能.
图3 第二相与钨基体材料界面关系及实例<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R70">70</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R87">87</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="R92">92</xref>]</sup> Interface relationship between secondary phase and tungsten matrix and examples (a) schematic of differences between metal and oxide[70 ] (F represents force) ...
... (c) HRTEM image of the TiC/W interface (c1), the fast Fourier transformation (FFT) patterns of areas marked by blue and red dash-line in Fig.3c1, respectively (c2, c3), the parallelism between () TiC and () W (c4, c5), and the constructed TiC/W interface supercell (c6)[92 ] ...
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
92 ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
Current status of nanostructured tungsten-based materials development
1
2014
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
The high-flux effect on deuterium retention in TiC and TaC doped tungsten at high temperatures
1
2017
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
Development of nanostructured tungsten based materials resistant to recrystallization and/or radiation induced embrittlement
0
2013
Strengthening of stainless steel by titanium carbide addition and grain refinement during selective laser melting
1
2018
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
Microstructure and mechanical properties of nano-size zirconium carbide dispersion strengthened tungsten alloys fabricated by spark plasma sintering method
5
2015
... 在碳化物掺杂物中,具有高熔点特性的碳化物,例如ZrC、TiC、TaC和HfC[88 ~91 ] 等,被广泛应用于CDS-W复合材料.与氧化物不同,某些碳化物可以与钨材料基体形成较为匹配的界面,如图3c [92 ] 所示,TiC与钨材料基体的界面呈现共格状态,从而具备了出色的力学性能.Kurishita等[39 ,40 ,93 ] 制备了细晶W-TiC复合材料,晶粒尺寸为0.9 µm,在室温下显示出高达1.6~2.0 GPa的三点弯曲断裂强度,且表现出对中子和氦离子优异的抗辐照性能.W-TiC复合材料所具备的优异的抗辐照能力,被认为是由于碳化物与钨材料基体优异的界面结合而产生的晶界强化效应[94 ~96 ] .Xie等[97 ] 通过火花等离子烧结制备了W-(0.2, 0.5, 1.0)%ZrC (质量分数)复合材料,其DBTT为500~600 ℃,ZrC的熔点高达3540 ℃,这比Y2 O3 的熔点(2425 ℃)要高得多.W和ZrC之间良好的相容性可以引入共格界面,导致界面强度增加.此外,ZrC可以捕获杂质O,在晶界形成稳定的Zr-C-O或ZrO2 颗粒,这有利于提高晶界的强度.共格的碳化物与钨材料基体之间的异质界面能够在受力状态下钉扎晶粒内的位错,有效提高材料的强度并同时改善其延展性.共格界面还有可能消除界面上的应力集中点,增加钨材料基体的延展性,因此在提升钨基复合材料的延展性和强度方面,共格界面扮演了至关重要的角色. ...
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,97 ,105 ,106 ]其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
97 ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
Ductilisation of tungsten (W): On the shift of the brittle-to-ductile transition (BDT) to lower temperatures through cold rolling
1
2016
... 由于钨合金的高DBTT,单纯的烧结制备工艺已无法满足工业需求,目前通过塑性变形工艺引入高比例的位错、亚晶界(小角度晶界)等线缺陷来降低W及其合金的DBTT已经成为制备工业级钨基复合材料的重要手段.位错是金属加工硬化的关键因素,塑性变形过程中产生的高密度位错阻碍了位错的进一步移动,这导致金属强度增加和延展性降低,这是加工硬化的基本原理.然而,与此不同,已经有大量工作[98 ,99 ] 证实W在塑性加工后的延展性得到明显改善.塑性变形过程中引入的线缺陷对于W和其他具有类似结构的bcc金属至关重要. ...
Effect of low-temperature rolling on the tensile behavior of commercially pure tungsten
1
2008
... 由于钨合金的高DBTT,单纯的烧结制备工艺已无法满足工业需求,目前通过塑性变形工艺引入高比例的位错、亚晶界(小角度晶界)等线缺陷来降低W及其合金的DBTT已经成为制备工业级钨基复合材料的重要手段.位错是金属加工硬化的关键因素,塑性变形过程中产生的高密度位错阻碍了位错的进一步移动,这导致金属强度增加和延展性降低,这是加工硬化的基本原理.然而,与此不同,已经有大量工作[98 ,99 ] 证实W在塑性加工后的延展性得到明显改善.塑性变形过程中引入的线缺陷对于W和其他具有类似结构的bcc金属至关重要. ...
Hierarchical microstructures enabled excellent low-temperature strength-ductility synergy in bulk pure tungsten
14
2022
... 钨合金的高DBTT是由其晶体结构决定的,W是bcc结构,在低温下位错的运动受到限制,导致塑性差.虽然目前的烧结制备工艺能够生产出纯度高、致密度高的钨材料,但是这种方法不引入额外的位错和晶界,因此无法显著降低钨材料的DBTT.针对此问题,工业界和科研机构寻求通过塑性变形工艺(如锻造、轧制等方法)改善W及其合金的延展性,如图4a ~c所示.塑性变形过程中的高应力和高应变能够在材料中引入大量的位错.位错的引入不仅能够增加材料的强度(通过位错强化机制),还能够提高材料的塑性,尤其是在低温下的塑性,因此有助于降低DBTT.此外,通过适当的变形处理,可以在材料中形成亚晶界,也称为小角度晶界(LAGB),它们是由于相邻晶粒间微小的取向差异所形成的.亚晶界可以作为位错的源头,并且有助于位错的移动,从而改善材料的低温塑性.通过这些塑性变形过程,不仅可以增加材料内部的位错密度,还可以优化位错结构,提升晶粒的细化程度,减小晶粒间的取向差异,这些都有助于降低材料的DBTT,增强材料在低温下的性能.如图4d [100 ] 和e[101 ] 所示,经过多道次的轧制或锻造处理,W的晶粒尺寸可以被有效减小,位错网络也更加复杂,晶界数量增加,这些微观结构的优化共同提高了材料的室温延展性及低温韧性. ...
... [
100 ,
101 ]
Examples of plastic deformation process and microstructure of W (a-c) examples of plastic deformation processes for W (HERF—high-energy-rate forging) ...
... (d) schematic summarizing the microstructure evolution of HERF-W during the HERF process[100 ] ...
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,100 ,102 ~104 ]相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,100 ,102 ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... [100 ]制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
100 ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
... [100 ]使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
... [
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Types and migration characteristics of dislocations in W (a) characteristics of dislocations in a W grain under the same zone axis of z = [11 ] but different g vectors conditions[100 ] (a1-a3) left: different two-beam bright-field TEM images of dislocation structures (a1-a3) right: the Burgers vectors of dislocations are highlighted using different colors. Black arrows indicate the edge or mixed-type dislocation based on the criterion of geometrical orientation relationship between a dislocation line and its Burgers vector (b) TEM images of cold-rolled tungsten in the as-rolled, 1200 o C annealed, and 1400 o C annealed conditions[119 ] (b1-b3) overview (b4-b6) dislocation structure (b7-b9) grain boundaries (c1) deformation velocity of W with screw or edge dislocations as a function of dislocation density[119 ] (c2) deformation velocity of W with screw dislocations as a function of temperature[119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
... (a) characteristics of dislocations in a W grain under the same zone axis of z = [11 ] but different g vectors conditions[100 ] (a1-a3) left: different two-beam bright-field TEM images of dislocation structures (a1-a3) right: the Burgers vectors of dislocations are highlighted using different colors. Black arrows indicate the edge or mixed-type dislocation based on the criterion of geometrical orientation relationship between a dislocation line and its Burgers vector (b) TEM images of cold-rolled tungsten in the as-rolled, 1200 o C annealed, and 1400 o C annealed conditions[119 ] (b1-b3) overview (b4-b6) dislocation structure (b7-b9) grain boundaries (c1) deformation velocity of W with screw or edge dislocations as a function of dislocation density[119 ] (c2) deformation velocity of W with screw dislocations as a function of temperature[119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
Insight into interface cohesion and impurity-induced embrittlement in carbide dispersion strengthen tungsten from first principles
3
2020
... 钨合金的高DBTT是由其晶体结构决定的,W是bcc结构,在低温下位错的运动受到限制,导致塑性差.虽然目前的烧结制备工艺能够生产出纯度高、致密度高的钨材料,但是这种方法不引入额外的位错和晶界,因此无法显著降低钨材料的DBTT.针对此问题,工业界和科研机构寻求通过塑性变形工艺(如锻造、轧制等方法)改善W及其合金的延展性,如图4a ~c所示.塑性变形过程中的高应力和高应变能够在材料中引入大量的位错.位错的引入不仅能够增加材料的强度(通过位错强化机制),还能够提高材料的塑性,尤其是在低温下的塑性,因此有助于降低DBTT.此外,通过适当的变形处理,可以在材料中形成亚晶界,也称为小角度晶界(LAGB),它们是由于相邻晶粒间微小的取向差异所形成的.亚晶界可以作为位错的源头,并且有助于位错的移动,从而改善材料的低温塑性.通过这些塑性变形过程,不仅可以增加材料内部的位错密度,还可以优化位错结构,提升晶粒的细化程度,减小晶粒间的取向差异,这些都有助于降低材料的DBTT,增强材料在低温下的性能.如图4d [100 ] 和e[101 ] 所示,经过多道次的轧制或锻造处理,W的晶粒尺寸可以被有效减小,位错网络也更加复杂,晶界数量增加,这些微观结构的优化共同提高了材料的室温延展性及低温韧性. ...
... ,
101 ]
Examples of plastic deformation process and microstructure of W (a-c) examples of plastic deformation processes for W (HERF—high-energy-rate forging) ...
... (e) schematic of W after plastic deformation[101 ] ...
Mechanical properties of tungsten: Recent research on modified tungsten materials in Japan
6
2021
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,102 ~104 ]相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,102 ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,
102 ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
Yielding and fracture in tungsten and tungsten-rhenium alloys
0
1969
Achieving high strength/ductility in bulk W-Zr-Y2 O3 alloy plate with hybrid microstructure
3
2016
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ~104 ]所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... (b) total elongation (TE)-UTS at 100 o C[61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 -104 ] ...
Effect of high temperature swaging and annealing on the mechanical properties and thermal conductivity of W-Y2 O3
1
2015
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
Tungsten-zirconium carbide-rhenium alloys with extraordinary thermal stability
4
2016
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ,106 ]其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
... ~
106 ]
Summaries of tensile properties of W and tungsten alloys (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
... (a) Nil ductility temperature (NDT)-ultimate tensile strength (UTS) summary (SPS—spark plasma sintering)[64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 -106 ] ...
Achieving high strength and ductility in ODS-W alloy by employing oxide@W core-shell nanopowder as precursor
1
2021
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
Atomistic simulations of interactions between the 1/2<111> edge dislocation and symmetric tilt grain boundaries in tungsten
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2008
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
The influence of carbon and oxygen in the grain boundary on the brittle-ductile transition temperature of tungsten Bi-crystals
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1984
... 如图5a [64 ,88 ,91 ,97 ,100 ,102 ~106 ] 所示,经过塑性变形的W及钨合金[64 ,88 ,91 ,100 ,102 ~104 ] 相比于烧结态[91 ,97 ,105 ,106 ] 其DBTT均大幅度下降,并且随着目前塑性变形工艺的改进,已经可以在不损失强度的情况下将钨材料的DBTT降到室温.如图5b [61 ,64 ,88 ,91 ,92 ,100 ,102 ~104 ] 所示,在各种工艺对比中,高能锻造(HERF)表现出了令人惊讶的增强效果,比如Xie等[100 ] 制备的HERF-W的室温拉伸强度高达1.35 GPa,并且在100 ℃时极限抗拉强度(UTS) > 1.0 GPa,延伸率> 4%,Dong等[107 ] 制备的HERF-W-Y2 O3 也具备室温韧性,且延伸率> 4%.与烧结或再结晶的钨材料相比,HERF-W的晶界密度更高,LAGB的相对数量也增加.高比例的LAGB可以提高W晶粒之间的应变相容性.基于模拟工作,Cheng等[108 ] 研究表明,W晶粒间的LAGB能够在基体没有断裂的情况下更好地传递应变,因为它可以有效地减少独立滑移系统的要求.对多晶W进行的三点弯曲测试也表明,LAGB的抗断裂能力高于高角度晶界(HAGB)[109 ] .因此,这些结果表明,在HERF-W中观察到的高比例的LAGB可以显著增强晶粒间的应变相容性,从而提高钨材料的延展性. ...
Mesoscopic simulation of dislocation activity at crack tips
1
1999
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Plastic deformation through dislocation saturation in ultrasmall pt nanocrystals and its in situ atomistic mechanisms
1
2017
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
On the ductilization and the resistance to annealing-induced embrittlement of high-strength W-Re and nano-particle doped W-Re-ZrC alloys
1
2022
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Ductile versus brittle behaviour of crystals
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1974
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Dislocation screening and the brittle-to-ductile transition: A Kosterlitz-Thouless type instability
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1994
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Relative mobility of screw versus edge dislocations controls the ductile-to-brittle transition in metals
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2021
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Multiscale modeling of plastic deformation of molybdenum and tungsten: I. Atomistic studies of the core structure and glide of 1/2<111> screw dislocations at 0 K
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2008
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
A phenomenological dislocation mobility law for bcc metals
1
2016
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
The motion of edge dislocations in body-centered cubic metals
1
1998
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
An investigation of the microstructure and ductility of annealed cold-rolled tungsten
8
2019
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
... [119 ]在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
... [119 ]所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
... ,
119 ]
Types and migration characteristics of dislocations in W (a) characteristics of dislocations in a W grain under the same zone axis of z = [11 ] but different g vectors conditions[100 ] (a1-a3) left: different two-beam bright-field TEM images of dislocation structures (a1-a3) right: the Burgers vectors of dislocations are highlighted using different colors. Black arrows indicate the edge or mixed-type dislocation based on the criterion of geometrical orientation relationship between a dislocation line and its Burgers vector (b) TEM images of cold-rolled tungsten in the as-rolled, 1200 o C annealed, and 1400 o C annealed conditions[119 ] (b1-b3) overview (b4-b6) dislocation structure (b7-b9) grain boundaries (c1) deformation velocity of W with screw or edge dislocations as a function of dislocation density[119 ] (c2) deformation velocity of W with screw dislocations as a function of temperature[119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
... (a) characteristics of dislocations in a W grain under the same zone axis of z = [11 ] but different g vectors conditions[100 ] (a1-a3) left: different two-beam bright-field TEM images of dislocation structures (a1-a3) right: the Burgers vectors of dislocations are highlighted using different colors. Black arrows indicate the edge or mixed-type dislocation based on the criterion of geometrical orientation relationship between a dislocation line and its Burgers vector (b) TEM images of cold-rolled tungsten in the as-rolled, 1200 o C annealed, and 1400 o C annealed conditions[119 ] (b1-b3) overview (b4-b6) dislocation structure (b7-b9) grain boundaries (c1) deformation velocity of W with screw or edge dislocations as a function of dislocation density[119 ] (c2) deformation velocity of W with screw dislocations as a function of temperature[119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
... [119 ] (c2) deformation velocity of W with screw dislocations as a function of temperature[119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
... [119 ] (c3) deformation velocity of W with edge dislocations as a function of temperature[119 ] ...
... [119 ] ...
Brittle fracture and the brittle-to-ductile transition of tungsten
1
2003
... HAGB的晶格差异显著增加了位错迁移的壁垒,并导致位错堆积和缠结.位错缠结引入晶格中的局部应变,这可能导致裂纹的形成.由于裂纹尖端的位错启动和迁移是影响钨材料DBTT的2个主要因素[110 ] ,没有移动性的位错缠结将导致钨材料的DBTT增加.与HAGB相比,LAGB具有更一致的晶格,相当于晶界处的一系列位错.对于轧制/锻造的钨材料,高比例的LAGB实现了位错跨晶界迁移,这种位错迁移减少了位错堆积[111 ] .因此,与HAGB相比,LAGB可以大幅降低钨材料的DBTT.在LAGB中,位错网格充当Frank-Read或Bardeen-Herring位错源,为位错成核提供位点并增强钨材料基体的延展性[112 ] .Rice等[113 ] 和Khantha等[114 ] 系统描述了脆韧性转变与位错成核和迁移率的关系,揭示了影响材料延展性的关键因素是位错源的数量和位错运动.对于bcc结构金属,韧脆转变由螺位错与刃位错迁移速率之比控制[115 ] ,足够高的相对迁移率是螺位错和刃位错协调运动以维持位错增殖的先决条件,螺位错和刃位错的运动激活能差异很大,螺位错具有固有的紧凑和三维性质,从而具有相对较高的Peierls势垒[116 ] ,这对螺位错的移动性至关重要.因此,在合理的应力作用下,需要相对较高的温度来实现螺位错的迁移[117 ] .相比之下,刃位错的激活能明显较低.因此,刃位错在接近室温的温度下就能活跃起来[118 ] .如图6a 1~a3[100 ] 所示,Xie等[100 ] 使用消光法确定了HERF-W中刃位错与混合位错的占比高达58.2%,这也是HERF-W具有优异低温性能的原因之一;如图6b 1~b9[119 ] 所示,Ren等[119 ] 在冷轧W中也发现了大量的刃位错与混合位错.由于裂纹前沿的位错移动性是描述钨材料DBTT最重要的因素,可以预期,确定螺旋位错和刃位错迁移率之间的差异对于解释塑性变形后钨材料优异的低温延展性至关重要,如图6c [119 ] 所示,计算所得W中刃位错的变形速率比具有相同密度的螺位错的样品快7个数量级.Gumbsch[120 ] 的研究还强调了位错源对延展性的重要性.LAGB的增加为位错的增殖提供了2个主要的积极影响:位错的成核与位错滑移.经历过塑性变形的W晶粒在轧制/锻造方向上伸长,产生大量的刃位错和LAGB. ...
Deformation twinning
1
1995
... 孪晶是晶体内部一种特殊类型的面缺陷[121 ] ,是重要的塑性变形机制之一,尤其在那些晶格滑移系统受限的材料中,孪晶能提供另一种变形路径,有助于材料在外力作用下产生变形而不是断裂[122 ~124 ] .在一些具有fcc和hcp结构的金属和合金中,孪生变形在塑性变形过程中起着关键作用.然而,对于W这种具有bcc晶体结构的材料来说,室温下孪生变形并不常见.W的高熔点和强的共价键结合导致其在室温表现为脆性,而孪生变形通常需要较高的应变能来激活[125 ,126 ] .bcc晶体结构的特点是,当温度较低或应变速率较高时,其主导的塑性变形机制是位错滑移,而不是孪生. ...
Ultrahigh strength and high electrical conductivity in copper
1
2004
... 孪晶是晶体内部一种特殊类型的面缺陷[121 ] ,是重要的塑性变形机制之一,尤其在那些晶格滑移系统受限的材料中,孪晶能提供另一种变形路径,有助于材料在外力作用下产生变形而不是断裂[122 ~124 ] .在一些具有fcc和hcp结构的金属和合金中,孪生变形在塑性变形过程中起着关键作用.然而,对于W这种具有bcc晶体结构的材料来说,室温下孪生变形并不常见.W的高熔点和强的共价键结合导致其在室温表现为脆性,而孪生变形通常需要较高的应变能来激活[125 ,126 ] .bcc晶体结构的特点是,当温度较低或应变速率较高时,其主导的塑性变形机制是位错滑移,而不是孪生. ...
Strengthening materials by engineering coherent internal boundaries at the nanoscale
0
2009
Revealing the maximum strength in nanotwinned copper
1
2009
... 孪晶是晶体内部一种特殊类型的面缺陷[121 ] ,是重要的塑性变形机制之一,尤其在那些晶格滑移系统受限的材料中,孪晶能提供另一种变形路径,有助于材料在外力作用下产生变形而不是断裂[122 ~124 ] .在一些具有fcc和hcp结构的金属和合金中,孪生变形在塑性变形过程中起着关键作用.然而,对于W这种具有bcc晶体结构的材料来说,室温下孪生变形并不常见.W的高熔点和强的共价键结合导致其在室温表现为脆性,而孪生变形通常需要较高的应变能来激活[125 ,126 ] .bcc晶体结构的特点是,当温度较低或应变速率较高时,其主导的塑性变形机制是位错滑移,而不是孪生. ...
Phase transformation induced transitional twin boundary in body-centered cubic metals
1
2023
... 孪晶是晶体内部一种特殊类型的面缺陷[121 ] ,是重要的塑性变形机制之一,尤其在那些晶格滑移系统受限的材料中,孪晶能提供另一种变形路径,有助于材料在外力作用下产生变形而不是断裂[122 ~124 ] .在一些具有fcc和hcp结构的金属和合金中,孪生变形在塑性变形过程中起着关键作用.然而,对于W这种具有bcc晶体结构的材料来说,室温下孪生变形并不常见.W的高熔点和强的共价键结合导致其在室温表现为脆性,而孪生变形通常需要较高的应变能来激活[125 ,126 ] .bcc晶体结构的特点是,当温度较低或应变速率较高时,其主导的塑性变形机制是位错滑移,而不是孪生. ...
Energy landscape of deformation twinning in bcc and fcc metals
1
2005
... 孪晶是晶体内部一种特殊类型的面缺陷[121 ] ,是重要的塑性变形机制之一,尤其在那些晶格滑移系统受限的材料中,孪晶能提供另一种变形路径,有助于材料在外力作用下产生变形而不是断裂[122 ~124 ] .在一些具有fcc和hcp结构的金属和合金中,孪生变形在塑性变形过程中起着关键作用.然而,对于W这种具有bcc晶体结构的材料来说,室温下孪生变形并不常见.W的高熔点和强的共价键结合导致其在室温表现为脆性,而孪生变形通常需要较高的应变能来激活[125 ,126 ] .bcc晶体结构的特点是,当温度较低或应变速率较高时,其主导的塑性变形机制是位错滑移,而不是孪生. ...
In situ atomic-scale observation of twinning-dominated deformation in nanoscale body-centred cubic tungsten
6
2015
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... [127 ]所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... [127 ]所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
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127 ,
128 ,
135 ]
Formation and mechanism of twinning in W Fig.7 (a1-a4) sequential TEM images showing deformation twinning in a W bicrystal nanowire (15 nm in diameter) at room temperature under a strain rate of 10-3 s-1 [127 ] (σ —stress) ...
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... (a1-a4) sequential TEM images showing deformation twinning in a W bicrystal nanowire (15 nm in diameter) at room temperature under a strain rate of 10-3 s-1 [127 ] (σ —stress) ...
... (a5-a8) molecular dynamics (MD) snapshot and zoomed-in image showing the nucleation of a deformation twin embryo in a W single-crystal nanowire[127 ] ...
Unstable twin in body-centered cubic tungsten nanocrystals
8
2020
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... [128 ]所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... [128 ]所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... ,
128 ,
135 ]
Formation and mechanism of twinning in W Fig.7 (a1-a4) sequential TEM images showing deformation twinning in a W bicrystal nanowire (15 nm in diameter) at room temperature under a strain rate of 10-3 s-1 [127 ] (σ —stress) ...
![]()
... (b1-b12) the formation of the deformation twin under tension[128 ] (MF—Moiré fringes) ...
... (c1) the three-dimension twin structure with the inclined twin boundary in the nanocrystal. The curved dislocation lines are marked by the orange line on the twinning plane (112) and the inclined twin boundary is marked by the gray hook surface[128 ] ...
... (c2) the front view of MF along [ ][128 ] (MF region—the projection of the inclined twin boundary region and the fully grown twin are marked by the blue and red polygons, respectively) ...
... (c3) one selected twinning plane in the twin. One individual curved twinning partial on the twinning plane (112), mainly suffering four forces, the restoring force (F restore ), the stacking-fault force (F SF ), the positive force (F ) , and negative image forces (F ) , respectively, and the friction force under unloading (F friction ). The detwinning direction is indicated by the bold green arrow[128 ] ...
Predicting twinning stress in fcc metals: Linking twin-energy pathways to twin nucleation
1
2007
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
Incorporating atomistic data of lattice friction into BCC crystal plasticity models
1
2012
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
Peierls potential of screw dislocations in bcc transition metals: Predictions from density functional theory
0
2013
Comparing the strength of f.c.c. and b.c.c. sub-micrometer pillars: Compression experiments and dislocation dynamics simulations
1
2008
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
Some surprising features of the plastic deformation of body-centered cubic metals and alloys
1
1983
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
Plastic anisotropy in b.c.c. transition metals
1
1998
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
Anti-twinning in nanoscale tungsten
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2020
... 随着实验方法的创新与表征技术的进步,Wang等[127 ] 利用原位透射电镜(TEM)技术观察到了W中孪晶的形成与演化,并且发现W中孪晶的形成具有非常明确的取向性,如图7a 1~a4[127 ] 所示,在室温和低应变速率下,当沿着<100>、<110>和<111>方向加载时,变形孪生是bcc结构W纳米晶体中的主导变形模式.在循环负载下,变形孪生是伪弹性的.而在<112>方向加载下,位错迁移是主要的变形模式,导致塑性屈服.加载方向效应归因于小尺度bcc结构晶体中缺陷的竞争成核机制,相关的模拟工作也证实了这一现象,如图7a 5~a8[127 ] 所示.之后,Wang等[128 ] 又捕获了W原子尺度的自发去孪生过程,如图7b 1~b12[128 ] 所示,揭示了bcc结构W纳米晶体中不稳定的孪晶状态.此外,还提出W中孪晶的固有不稳定性与具有高界面能的倾斜孪晶界面有关,这提供了自发去孪晶的驱动力.与fcc结构金属中孪晶部分位错的高滑移速率[129 ] 相比,W中位错滑移的晶格阻碍非常大,特别是对于螺位错而言[130 ~132 ] .如图7c 1~c3[128 ] 所示,孪晶部分被认为是由螺位错的解离形成,这些发现为理解bcc结构金属中的变形孪生提供了新的见解.在钨材料中,反孪生变形[133 ,134 ] 曾被认为是不可能的,因为反孪生本质上具有很高的阻力,通常在bcc结构晶体中位错滑移占主导地位,Wang等[135 ] 发现了直径小于约20 nm的bcc结构W纳米线中的反孪生现象,如图7d 1~d7[135 ] 所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... [135 ]所示.随着纳米线直径的减小,观察到从位错滑移到反孪生的转变,这一转变归因于纳米尺度bcc结构晶体中有限的塑性变形载体,由此产生的超高应力触发了反孪生的形成和生长.这项工作为小体积bcc结构晶体中的尺寸依赖变形提供了新的见解,并对用非传统变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有广泛的影响. ...
... ,
135 ]
Formation and mechanism of twinning in W Fig.7 (a1-a4) sequential TEM images showing deformation twinning in a W bicrystal nanowire (15 nm in diameter) at room temperature under a strain rate of 10-3 s-1 [127 ] (σ —stress) ...
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... (d1-d7) twinning versus anti-twinning in [ ] oriented W nanowires[135 ] ...