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基于中子衍射和同步辐射X射线衍射的TWIP钢位错密度计算方法

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金属学报 2020年第4期56卷 487-493页

作者：李亦庄黄明欣香港大学机械工程系中国香港999077 香港大学深圳研究院深圳518057

本文详细梳理并介绍了被广泛应用于高强钢及其它结构金属材料位错密度计算的修正Williamson-Hall法,并结合中子衍射和同步辐射X射线衍射实验结果,以一种孪生诱发塑性(TWIP)钢为例,计算其在变形后的位错密度演化。本文详细介绍如何正确... 详细信息

本文详细梳理并介绍了被广泛应用于高强钢及其它结构金属材料位错密度计算的修正Williamson-Hall法,并结合中子衍射和同步辐射X射线衍射实验结果,以一种孪生诱发塑性(TWIP)钢为例,计算其在变形后的位错密度演化。本文详细介绍如何正确使用该方法以及如何避免常见的一些错误,并介绍其背后的原理及假设。

关键词：修正Williamson-Hall法位错密度 TWIP钢中子衍射同步辐射X射线衍射

基于变温霍尔效应方法的一类n-GaN位错密度的测量

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物理学报 2017年第6期66卷 223-229页

作者：何菊生张萌潘华清邹继军齐维靖李平南昌大学科学技术学院南昌330029 南昌大学材料科学与工程学院南昌330031 上饶职业技术学院机械工程系上饶334100 核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学) 南昌330013 南昌大学现代教育技术中心南昌330031

结合莫特相变及类氢模型,采用浅施主能量弛豫方法,计算了一类常见n-Ga N光电子材料的载流子迁移率,给出了精确测定其刃、螺位错密度的电学方法.研究表明,对于莫特相变材料(载流子浓度超过1018cm^(-3)),以位错密度Ndis、刃螺位错密度比... 详细信息

结合莫特相变及类氢模型,采用浅施主能量弛豫方法,计算了一类常见n-Ga N光电子材料的载流子迁移率,给出了精确测定其刃、螺位错密度的电学方法.研究表明,对于莫特相变材料(载流子浓度超过1018cm^(-3)),以位错密度Ndis、刃螺位错密度比β、刃位错周围浅施主电离能εD1、螺位错周围浅施主电离能εD2为拟合参数的载流子迁移率模型与实验曲线高度符合,拟合所得刃、螺位错密度与X射线衍射法或化学腐蚀方法的测试结果也基本一致.实验结果表明,莫特相变材料虽然载流子浓度高、霍尔迁移率低,但其位错密度却并不一定高过载流子浓度低、霍尔迁移率高的材料,应变也无明显差异,因此,莫特相变与刃、螺位错密度及两类位置最浅的施主均无关系,可能是位置较深的施主或其他缺陷所致,需要比一般杂质带高得多的载流子浓度.该方法适合霍尔迁移率在0 K附近不为零,霍尔迁移率曲线峰位300 K左右及以上的各种生长工艺、各种厚度、各种质量层次的薄膜材料,能够对迁移率曲线高度拟合,迅速给出莫特相变材料的相关精确参数.

关键词：氮化镓霍尔迁移率位错密度莫特相变

基于位错密度理论的核级316LN不锈钢高温本构模型

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 888-894页

作者：赵振铎李莎徐梅裴海祥范光伟赵子龙太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室山西太原030003 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051 中山大学化学工程与技术学院广东珠海519082

研究了316LN奥氏体不锈钢在1050~1200℃、应变速率0.1,1和50 s^(−1)下的压缩变形行为,分析了变形温度和应变速率对热流曲线的影响。基于位错密度理论,建立了316LN钢的热变形本构模型,并揭示了316LN钢的软化机理。结果表明,在高温低应变... 详细信息

研究了316LN奥氏体不锈钢在1050~1200℃、应变速率0.1,1和50 s^(−1)下的压缩变形行为,分析了变形温度和应变速率对热流曲线的影响。基于位错密度理论,建立了316LN钢的热变形本构模型,并揭示了316LN钢的软化机理。结果表明,在高温低应变速率(小于0.1 s^(−1))条件下,动态再结晶(DRX)为主导软化机理;在高温高应变速率(大于1 s^(−1))条件下,动态回复(DRV)为主导软化机理;在高温及应变速率为0.1和1 s^(−1)条件下,DRV和DRX共同作用。构建的模型可以很好地预测316LN钢的热变形行为,其Pearson相关系数为0.9956,平均相对误差绝对值为3.07%,为一个精确的本构模型。

关键词：奥氏体不锈钢本构模型位错密度软化机制临界应变热变形加工硬化

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固溶处理对NiTi薄膜中位错密度的影响

稀有金属材料与工程 2004年第11期33卷 1136-1139页

作者：李永华孟繁玲高忠民郑伟涛王煜明吉林大学东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛066004

用磁控溅射法将 NiTi 薄膜沉积在纯 Cu 箔片上,在 800℃分别固溶 30 min,45 min,60 min 和 120 min;采用X 射线傅氏线形分析法计算各固溶时间的位错密度及位错分布参量。随固溶时间的增加,平均位错密度不断下降; 亚晶粒尺寸 D 逐渐增加;... 详细信息

用磁控溅射法将 NiTi 薄膜沉积在纯 Cu 箔片上,在 800℃分别固溶 30 min,45 min,60 min 和 120 min;采用X 射线傅氏线形分析法计算各固溶时间的位错密度及位错分布参量。随固溶时间的增加,平均位错密度不断下降; 亚晶粒尺寸 D 逐渐增加; 平均位错分布参量基本不变。由位错密度及位错分布参量计算得到 NiTi 薄膜材料的显微硬度值,随固溶时间的增加,显微硬度计算值明显低于测量值。

关键词： NiTi薄膜位错密度 X射线傅氏线形分析固溶处理

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一种测量纤锌矿n-GaN位错密度的新方法

物理学报 2016年第16期65卷 197-204页

作者：何菊生张萌潘华清齐维靖李平南昌大学科学技术学院南昌330029 南昌大学材料科学与工程学院南昌330031 上饶职业技术学院机械工程系上饶334100 南昌大学现代教育技术中心南昌330031

采用点缺陷线性分布模型,利用能量弛豫方法得到了基于van der Pauw变温霍尔效应测量来确定纤锌矿n-GaN位错密度的新方法.用高分辨率X射线衍射仪测试了两个分别用MOCVD方法和用HVPE方法生长的n-GaN样品,用Srikant方法拟合得到了位错密度... 详细信息

采用点缺陷线性分布模型,利用能量弛豫方法得到了基于van der Pauw变温霍尔效应测量来确定纤锌矿n-GaN位错密度的新方法.用高分辨率X射线衍射仪测试了两个分别用MOCVD方法和用HVPE方法生长的n-GaN样品,用Srikant方法拟合得到了位错密度.结果表明两种方法高度一致.进一步的研究表明,新方法和化学腐蚀方法的测试结果基本一致,相关拟合参数与采用Rode迭代法精确求解Boltzmann输运方程的理论结果也基本一致.研究还表明,新方法能有效消除施主杂质带和界面简并层对测试结果的影响,测试剔除界面层影响后的整个外延层的刃、螺位错密度,而不是穿透位错密度.该方法适合霍尔迁移率曲线峰位在200 K左右及以下并且峰位明确的各种生长工艺、各种厚度、各种质量层次的薄膜和体材料,具有对迁移率曲线高度拟合,材料参数精确,计算简便、收敛速度快等优点.

关键词：氮化镓霍尔迁移率位错密度 Rode迭代法

基于位错密度的Fe-22Mn-0.6C型TWIP钢物理本构模型研究

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金属学报 2014年第9期50卷 1115-1122页

作者：孙朝阳黄杰郭宁杨竞北京科技大学机械工程学院北京100083

基于位错密度及孪晶体积分数的演化,建立了Fe-22Mn-0.6C孪晶诱导塑性(TWIP)钢滑移和孪生的塑性物理本构模型,该模型考虑了孪晶内的滑移对整体塑性变形的贡献及孪晶区和基体区Taylor因子的差异,采用基体滑移、孪晶区孪生和滑移的加权求... 详细信息

基于位错密度及孪晶体积分数的演化,建立了Fe-22Mn-0.6C孪晶诱导塑性(TWIP)钢滑移和孪生的塑性物理本构模型,该模型考虑了孪晶内的滑移对整体塑性变形的贡献及孪晶区和基体区Taylor因子的差异,采用基体滑移、孪晶区孪生和滑移的加权求和描述微区塑性变形.考虑应变速率对热激活应力的影响,进一步建立了应变速率与屈服应力之间的关系.采用Euler法对该模型进行数值计算,将计算结果与实验结果进行对比,其平均相对误差值只有0.84%,相对于不考虑孪晶区滑移的模型和考虑孪晶区滑移但未考虑Taylor因子差异的模型,平均误差分别降低1.1%和2.9%.分析了孪晶与滑移机制的相互作用及对宏观变形的影响,结果表明,孪生速率与滑移速率之间负相关,孪生速率增大滑移速率减小;孪生趋于饱和时,孪生速率降低而滑移速率迅速增加;应变速率增加屈服应力增大,而对应变硬化率无显著影响.

关键词： TWIP钢位错密度孪晶诱导塑性本构模型应变速率

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纳米贝氏体钢中的位错密度测定

上海交通大学学报 2010年第5期44卷 613-615,620页

作者：李洪岩金学军上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

采用高分辨透射电子显微镜观察纳米贝氏体钢中铁素体的结构,并通过内耗方法测定了纳米贝氏体钢中铁素体的位错密度.结果表明,纳米贝氏体钢铁素体中分布着高密度的位错,其平均位错密度约为6.4×1015m-2.

关键词：纳米贝氏体位错密度内耗 Snoek-Kster峰

基于三轴X射线衍射方法的n-GaN位错密度的测试条件分析

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物理学报 2017年第21期66卷 323-328页

作者：何菊生张萌邹继军潘华清齐维靖李平南昌大学科学技术学院南昌330029 南昌大学材料科学与工程学院南昌330031 核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学) 南昌3300134 上饶职业技术学院机械工程系上饶334100

三轴X射线衍射技术广泛应用于半导体材料参数的精确测试,然而应用于纤锌矿n-GaN位错密度的测试却可能隐藏极大的误差.本文采用三轴X射线衍射技术测试了两个氢化物气相外延方法生长的n-GaN样品,发现两样品对应衍射面的半高全宽都基本一致... 详细信息

三轴X射线衍射技术广泛应用于半导体材料参数的精确测试,然而应用于纤锌矿n-GaN位错密度的测试却可能隐藏极大的误差.本文采用三轴X射线衍射技术测试了两个氢化物气相外延方法生长的n-GaN样品,发现两样品对应衍射面的半高全宽都基本一致,按照镶嵌结构模型,采用Srikant方法或Williamson-Hall方法,两样品的位错密度也应基本一致.但van der Pauw变温霍尔效应测试表明,其中的非故意掺杂样品是莫特相变材料,而掺Si样品则是非莫特相变材料,位错密度有数量级的差别.实验表明,位错沿晶界生长导致的晶粒尺寸效应,表现为三轴X射线衍射技术检测不到晶界晶格畸变区域的位错,给测试带来极大误差,这对正确使用Srikant方法和Williamson-Hall方法提出了测试要求.分析表明,当扭转角与倾转角之比β_(twist)/β_(tiit)≥2.0时,Srikant方法是准确的,否则需进一步由Williamson-Hall方法确定晶粒大小(面内共格长度L//),当L//≥1.5μm时,Srikant方法是准确的.

关键词：氮化镓高分辨三轴X射线衍射位错密度晶界

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基于位错密度演化的高频振动时效微观机理

稀有金属材料与工程 2018年第8期47卷 2477-2482页

作者：顾邦平胡雄徐冠华赖金涛潘龙上海海事大学上海201306 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027 浙江大学昆山创新中心江苏昆山215347 昆山市工业技术研究院有限责任公司江苏昆山215347 绍兴文理学院浙江绍兴312000

为了揭示高频振动时效消除残余应力的微观机理,探讨了高频振动载荷作用下的位错密度演化特性对残余应力松弛的影响规律。分别采用Williamson-Hall(WH)法和小孔法分析高频振动前后Cr12MoV钢淬火试样的位错密度和残余应力。在实验研究的... 详细信息

为了揭示高频振动时效消除残余应力的微观机理,探讨了高频振动载荷作用下的位错密度演化特性对残余应力松弛的影响规律。分别采用Williamson-Hall(WH)法和小孔法分析高频振动前后Cr12MoV钢淬火试样的位错密度和残余应力。在实验研究的基础上,采用微观动力学理论,建立晶粒多自由度系统,分析高频振动激活位错运动的机制,进一步采用晶体塑性理论,建立高频振动作用下的位错密度演化控制方程,分析高频振动时效消除残余应力的微观机理。结果表明:材料内的位错在高频振动的作用下激活运动,产生位错累积和位错湮灭2个演化过程,其中材料内的位错湮灭过程占据主导地位,从而降低了材料内的位错密度;位错密度的降低减小了材料内的晶格畸变程度,从而松弛了材料内的残余应力。

关键词：高频振动时效位错密度残余应力位错湮灭