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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

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

基于位错密度理论的超高强双相钢DP1000热变形本构模型

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材料研究学报 2017年第8期31卷 576-584页

作者：徐梅米振莉李辉唐荻江海涛北京科技大学工程技术研究院北京100083 烟台南山学院工学院烟台265700 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

对超高强双相钢DP1000进行单道次热模拟压缩实验,研究了其在950~1150℃和0.05~10 s^(-1)条件下的热变形行为,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了基于位错密度理论的热力学本构模型,确定了可表征微观硬化和软化机制的材料... 详细信息

对超高强双相钢DP1000进行单道次热模拟压缩实验,研究了其在950~1150℃和0.05~10 s^(-1)条件下的热变形行为,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了基于位错密度理论的热力学本构模型,确定了可表征微观硬化和软化机制的材料特征参数,量化了加工硬化、动态回复和动态再结晶对宏观力学行为的影响。结果表明:超高强双相钢DP1000的热变形应变速率ε?≤0.05 s^(-1)时以动态再结晶软化机制为主,应变速率ε?>0.1 s^(-1)时以动态回复软化机制为主,应变速率0.05 s^(-1)<ε?≤0.1 s^(-1)时由这两种软化机制共同作用。这个本构模型的预测值与实验值具有较高的一致性,能准确预测超高强双相钢DP1000在高温变形条件下的流变应力。

关键词：金属材料位错密度本构关系超高强双相钢动态再结晶临界应变

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

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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

7A85铝合金时效处理过程中位错密度演变的定量研究

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1183-1187页

作者：胡建良赵子寒薄宏焦子腾金淼燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066012 燕山大学亚稳态材料科学与技术国家重点实验室河北秦皇岛066012

采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了时效温度和时效时间对位错密度的影响,揭示了7A85铝合金时效过程中位错的演变规律。结果表明,当时效温度从80℃升高到160℃时,位错密度从3.59×10^(14)m^(-2)迅速降低到0.62×10^(14)m^(-2),降... 详细信息

采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了时效温度和时效时间对位错密度的影响,揭示了7A85铝合金时效过程中位错的演变规律。结果表明,当时效温度从80℃升高到160℃时,位错密度从3.59×10^(14)m^(-2)迅速降低到0.62×10^(14)m^(-2),降低82.7%。同样,随着时效时间的延长,位错密度降低了41%,时效12 h后,位错密度趋于稳定。TEM结果表明,位错倾向于形成低能位错胞,并逐渐向亚晶转变。最后,根据XRD和TEM的结果,分别对位错纠缠态、位错胞和亚晶粒的位错密度进行了量化。

关键词：位错密度 7A85铝合金 XRD线形分析微观组织演变

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

等通道转角挤压过程中纯铜位错密度变化和力学性能

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中国有色金属学报 2014年第8期24卷 2057-2064页

作者：丁雨田刘博郭廷彪胡勇李海龙赵珺媛兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

利用等通道转角法(Equal channel angular pressing)对纯铜进行挤压变形,研究变形过程中纯铜组织演变,分析位错密度及其相应力学性能变化规律,探讨层错能对组织演变的影响机理。结果表明:退火后纯铜在ECAP变形过程中由小角度晶界逐渐转... 详细信息

利用等通道转角法(Equal channel angular pressing)对纯铜进行挤压变形,研究变形过程中纯铜组织演变,分析位错密度及其相应力学性能变化规律,探讨层错能对组织演变的影响机理。结果表明:退火后纯铜在ECAP变形过程中由小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒尺寸细化到5~10μm;随着挤压道次的增加,纯铜中位错密度显著增大,1道次时位错密度为0.16×1014 m-2,6道次后位错密度达到最大值,为0.41×1014 m-2,之后位错重组和湮灭使得位错密度在一定程度上减小;材料强度明显提高,塑性减小,退火后纯铜的抗拉强度为220 MPa,伸长率为53.5%,8道次后纯铜的抗拉强度为444 MPa,伸长率下降到22.1%;纯铜拉伸断口韧窝数量逐渐增多、变浅且分布均匀,断裂方式整体表现为塑性断裂。通过对组织演化和力学性能分析得出,纯铜作为中等层错能材料,同时具有低层错能和高层错能金属的一些变形特征。

关键词：纯铜等通道转角挤压位错密度力学性能层错能