剪切应变对镍对称倾斜晶界稳定性的影响机制研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangmingli1213
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纳米晶金属材料结构失稳是限制其实际应用的突出瓶颈。目前,为了提高纳米晶金属材料的稳定性,一般是通过合金化方法从热力学和动力学两个方面实现对晶界迁移的抑制。合金化方法虽可以有效地提升纳米晶金属的稳定性,但是与基体相异的溶质元素难免会影响基体本身的性能。此外,合金化方法对于纳米晶纯金属而言并不适用。所以,在不依赖或者少依赖合金元素的前提下,抑制晶界迁移,提升纳米晶金属材料稳定性亟需探索新的途径。基于此,本文一方面采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,详细地研究了NiΣ3[110](111)、Σ11[110](113)对称倾斜晶界在剪切作用下的晶界迁移行为,阐明了Mo原子偏析对晶界迁移的影响机制。另一方面还采用分子动力学模拟方法,系统地探讨了NiΣ17[110](223)对称倾斜晶界在剪切载荷作用下的结构弛豫行为,揭示了杂质Ag原子和温度对晶界弛豫的微观作用机制。我们的工作不仅可以为合金化方法抑制晶界迁移提供有益的参考,还可以为镍纳米晶在不(少)依赖合金元素的前提下进行晶界调控提供理论指导。取得的主要结果如下:(1)沿平行于晶界平面的剪切载荷可以使NiΣ3[110](111)和Σ11[110](113)对称倾斜晶界沿着垂直于晶界平面的方向迁移。在整个剪切变形过程中,两个晶界都依次经历了晶粒间相对滑动、晶界结构转变、晶界迁移等阶段。(2)Mo原子晶界偏析可有效降低Σ11[110](113)对称倾斜晶界的晶界能,提升晶界的热稳定性,但会降低晶界的迁移能垒。然而,在NiΣ3[110](111)晶界中,Mo偏析不仅会释放过剩的晶界能,还使得晶界迁移能垒升高,同时晶界迁移需要更大的剪切量。(3)在剪切载荷作用下,晶界源型Shockley不全位错的形核和演化会导致NiΣ17[110](223)晶界结构单元向低能态转变,晶界结构单元最终被Hirth位错和Lomer-Cottrell位错钉扎。但是,晶界中所含的Ag原子会使晶界弛豫所需的剪切应力、应变以及应变范围增大,说明Ag原子具有抑制NiΣ17[110](223)晶界结构弛豫的作用。(4)随着温度从10 K升高到250 K,相比于含Ag的晶界,无Ag的NiΣ17[110](223)晶界结构弛豫更容易进行;含Ag晶界中,原子对晶界弛豫的抑制作用随温度升高有所减弱,但是该晶界在剪切载荷作用下发生晶界结构弛豫所需的应力、应变仍然大于无Ag的晶界。
其他文献
酒泉某钢铁集团热轧厂成品车间的全自动钢带卷打捆机在对成品钢带卷进行打捆时,其剪切机构的剪刃经常出现崩刃、断刃及磨损过快现象,降低了剪刃寿命,严重影响生产效率。以全自动打捆机剪切捆扎带时出现的问题为研究对象,结合热轧厂成品车间实际生产线出现的问题以及公司人员提出的相关建议,对全自动钢带卷打捆机的总体设计结构和打捆过程进行分析和研究。在了解结构特征和工作原理后,对打捆机机头的剪切机构和压扣机构进行分析
铝/钢复合结构充分发挥了铝及铝合金轻量化特征和高强钢在强度、成本方面的优势,因此已经在汽车、海洋、航天航空以及化工等众多领域得到应用。相比于任何熔焊方法,连续驱动摩擦焊(CDFW)作为一种固相连接技术用以焊接具有回转界面的异种金属存在其独特优势。然而目前为止,摩擦界面组织的不均匀性及接头力学性能的差异是制约铝/钢连续驱动摩擦焊复合连接的关键问题。本文对纯铝1060/Q235低碳钢的连续驱动摩擦焊接
蛋白质是一切生命的物质基础,是机体细胞的重要组成部分,生物的结构和性状都与蛋白质有关。然而大部分的蛋白质都不能单独运作,而是通过与其他蛋白质发生相互作用来行使功能,相互作用的蛋白质系统成为所有生命活动的基础。将蛋白质作为图的节点,相互作用的蛋白质作为连边,得到蛋白质相互作用网络。已有很多蛋白质相互作用网络数据供研究者使用。依据蛋白质对生物体的不同影响可以将蛋白质大致分为关键蛋白质和非关键蛋白质两类
双相不锈钢是一种单一钢种且兼有各项优异性能的金属材料,在石油、化工等领域得到了广泛应用。双相不锈钢组织为铁素体+奥氏体两相结构,当双相比例平衡时,其性能达到最佳。目前,对2205双相不锈钢焊接性问题的研究越来越广泛,不同的焊接工艺和板厚都对焊接接头的组织和性能产生较大影响。本文采用手工电弧焊(SMAW)、钨极氩弧焊(GTAW)、钨极氩弧焊打底+手工电弧焊填充(GTAW+SMAW)三种焊接方法分别对
沉淀强化Fe-Ni基奥氏体合金因其优异的力学性能、良好的耐腐蚀性、较为宽广的服役温度范围和较低的氢脆敏感性被广泛应用于增压器、喷气发动机和储氢罐。实际工程应用中,常采用焊接技术将构件组合连接,然而焊接过程不可避免地会造成母材与焊缝微观结构的差异从而造成焊缝的力学性能和抗氢脆性能下降。本文在对沉淀强化Fe-Ni基奥氏体合金焊件服役安全寿命的评估过程中,发现外加拉应力的大小影响焊缝的氢致延迟断裂模式,
随着波形控制技术的向前发展,出现了运用于实际焊接场合的许多波形,其中脉冲、双脉冲的波形最为常见,随着焊机数字化技术的成熟,广义的双脉冲波形也随之出现,所以本课题在国内外焊机研究的基础上,以“DSP+MCU”双核为控制核心,设计了基于等速送丝方式下采用调节占空比来稳定弧长的“多波形”GMAW焊机,设计的“多波形”GMAW焊机在一台焊机上能够输出多种波形,主要能够输出直流、脉冲、双脉冲波形,从而使焊机
金属增材制造作为增材制造领域的一个重要分支,是未来实现传统加工制造向以工业4.0为导向的数字化智能制造转型升级和变革的最重要技术支撑之一。以电弧为载能束的电弧增材制造技术(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)具有材料利用率高、成形速度快、制造成本低等优点,相比于高能束金属增材制造,更适合大尺寸复杂结构件的快速近净成形。但基于钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊
在现代工业中,轻量化是一个很重要的方向,而轻质材料的使用是轻量化发展的一个重要途径。塑料具有质量轻、耐蚀性高和力学性能良好等优点,因此,研究塑料与金属材料之间的连接技术是非常重要的。铝合金是金属材料中质量较轻的一种材料。目前,铝合金和塑料连接方法主要有螺栓连接、铆接、胶接、注塑连接和焊接。螺栓连接和铆接的孔洞易产生应力集中;胶接界面的抗冲击和剥离强度较低;注塑连接强度有限;焊接自动化程度高。其中,
活性钨极氩弧焊(A-TIG)是一种特殊的TIG焊接方法,该方法具有大幅增加焊缝熔深、提高生产效率、改善焊缝成形的突出优势。在工业生产中拥有广阔的应用前景,但当前对于熔深增加机理缺乏统一认识,限制了其在工业领域中的进一步应用。目前科研工作者对熔深增加机理普遍所接受的理论为:电弧收缩理论和表面张力改变理论,但研究结果却存在很大差异。电弧收缩理论主要通过电弧形态和数值模拟来研究,研究结果受实验设备和模型
本文采用铜模吸铸法制备块体非晶合金试样,首先以Zr-Cu-Ni-Al-Y合金体系为研究对象,设计合金成分为(Zr0.6336Cu0.1452Ni(0.1012Al0.12100-XYx(x=0,0.2,0.5,0.6,1,1.2,1.5,2,3 at.%)。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪以及电化学工作站研究分析稀土Y对Zr基块体非晶合金热