【摘要】：多晶體材料的預(yù)熔的演化問(wèn)題的研究是逐漸增多的,晶界的預(yù)熔可以改變多晶材料的宏觀性質(zhì),由此引起了科學(xué)家的關(guān)注。然而晶界僅有幾個(gè)原子層厚,通過(guò)精確的控制材料的微結(jié)構(gòu)可以提高其性能,不僅可以清楚的理解晶體材料的微觀缺陷,而且也能了解缺陷對(duì)其性能的影響。所以為了觀察到這些較細(xì)微的微觀的現(xiàn)象,人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬兩種方式來(lái)研究預(yù)熔的微觀結(jié)構(gòu)。由于實(shí)驗(yàn)觀條件有限,外在影響因素很多,還有成功率要很高,以至于在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下很難觀察到細(xì)節(jié)的變化。所以研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)研究在微觀層次下材料的微結(jié)構(gòu)的演化特征不是唯一的手段,還需要借助計(jì)算機(jī)模擬來(lái)解決實(shí)驗(yàn)上不能解決的一些問(wèn)題問(wèn)題。就出現(xiàn)多很實(shí)用的計(jì)算方法,如分子動(dòng)力學(xué)方法、蒙特卡洛法、相場(chǎng)方法等。與其它方法比較,是因?yàn)榫w相場(chǎng)法不僅能描述原子尺度結(jié)構(gòu),還有大的擴(kuò)散時(shí)間尺度。多晶體的金屬材料是現(xiàn)在使用的大部分材料,在加工過(guò)程中使其受到各種作用,例如擠壓變形,高溫等等。而這些改變影響了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。所以本文采用晶體相場(chǎng)法研究純物質(zhì)的多晶體材料,例如Cu,研究溫度在固-液共存區(qū)域下的傾側(cè)晶界,預(yù)熔區(qū)域的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)理及其應(yīng)力作用下的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其現(xiàn)象,研究預(yù)熔區(qū)域與錯(cuò)件彈性相互作用等,得出如下結(jié)論:(1)對(duì)于不同溫度下的小角度晶界模擬,可以看出,當(dāng)系統(tǒng)溫度處于低溫時(shí),晶界處兩組類(lèi)型位錯(cuò)伯格矢量之間的角度為60°,并且每對(duì)位錯(cuò)邊緣位錯(cuò)的Burgers的角度也是60°。對(duì)于沒(méi)有應(yīng)變的施加,晶界周?chē)木Ц裎诲e(cuò)在高溫下出現(xiàn)熔化現(xiàn)象;預(yù)熔溫度就越容易接近熔點(diǎn)溫度,其預(yù)熔現(xiàn)象越明顯,并且在該區(qū)域中發(fā)生晶格原子軟化越顯著。(2)對(duì)樣品為0,2度取向角樣品進(jìn)行的高溫預(yù)熔,并施加外力,發(fā)現(xiàn)晶界處的晶格位錯(cuò)滑動(dòng),但是滑移表面由于局部應(yīng)力變化而改變,使得生成的亞晶界和新晶粒,新舊晶粒相互吸引并最終湮滅,使四個(gè)晶體變成完整的單晶。(3)取向角為0,4度的高溫預(yù)熔化樣品,施加外力,出現(xiàn)了位錯(cuò)對(duì)的萌生、形核、和增殖,位錯(cuò)對(duì)的滑移、攀移和湮滅,一系列現(xiàn)象由此引起了位錯(cuò)的Burgers的方向發(fā)生改變,預(yù)熔化區(qū)內(nèi)部的原子晶格變軟是這階段的主要實(shí)質(zhì),讓相互靠的很緊的位錯(cuò)發(fā)生滑移和扭轉(zhuǎn),引起位錯(cuò)內(nèi)部發(fā)生不同類(lèi)型的位錯(cuò)反應(yīng),預(yù)熔化區(qū)的原子存在兩個(gè)滑移方向,這些與原子位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),溫度和應(yīng)變密切相關(guān)。(4)研究高溫應(yīng)變下的位錯(cuò)組態(tài)、位錯(cuò)的增殖和湮滅過(guò)程的演變中發(fā)現(xiàn):在溫度接近固液共存點(diǎn)下使局部晶界發(fā)生預(yù)熔,應(yīng)變下的軟化晶體相域容易發(fā)生增殖,使得位錯(cuò)通過(guò)滑移后容易被旋轉(zhuǎn)和湮滅。在把應(yīng)變速率施加到多晶材料樣品上時(shí)可發(fā)現(xiàn),因?yàn)樵诰Ы缣幬诲e(cuò)發(fā)生滑移需要克服晶界做功,以至于在晶界處位錯(cuò)先發(fā)生攀移運(yùn)動(dòng),應(yīng)率越大,攀移越快。(5)改變應(yīng)變率后,晶界遷移與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的速率變快,材料晶粒內(nèi)部容易產(chǎn)生更高的位錯(cuò)密度,有利于晶粒的細(xì)化。
【圖文】：

學(xué)位論文邐多晶材料缺陷預(yù)路化過(guò)程的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)演化于雜質(zhì)原子的分離引起的在１９４８年。Ｂａｌｌｕｆｆｉ和Ｍａｕｒｅｒ＾分別報(bào)道ｍ的銅的晶界預(yù)熔和銀的晶界預(yù)熔，熔融溫度為０．９９邋Ｔｍ。隨后，實(shí)，在熔融溫度Ｔｍ下發(fā)生了三角形晶界的熔融。逡逑９年，Ｉｎｏｋｏ等對(duì)多晶銅樣品進(jìn)行了室溫壓縮［２３］，把多晶銅在真空進(jìn)行退火。發(fā)現(xiàn)有一個(gè)應(yīng)激晶界裂紋的共格孿晶界Ｅ３，且非常相

ｆ邐Ｕ⑷逡逑ｇｇｇ逡逑圖１－２在Ｎｉ中添加１％Ｗ樣品時(shí)退火的無(wú)序晶界圖像［７１逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｎｎｅａｌｉｎｇ邋ｏｆ邋１％邋Ｗ邋ｓａｍｐｌｅ邋ｉｓ邋ａｄｄｅｄ邋ｉｎ邋Ｎｉ．逡逑Ａｌｓａｙｅｄ等人［２６］在２００５年用實(shí)時(shí)視頻顯微鏡觀察在晶粒邊界和大塊膠體晶體內(nèi)的位逡逑錯(cuò)預(yù)熔的現(xiàn)象，觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該晶體是平衡密堆積的，三維的膠體的構(gòu)造，，從而證明逡逑了在聚合位點(diǎn)的預(yù)熔發(fā)生在晶粒邊界缺陷（脫位、空位等）的表面。逡逑■逡逑圖１－３溫度不同情況下時(shí)的膠體晶體的晶界預(yù)熔圖％］逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｐｒｅ－ｍｅｌｔｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｌｌｏｉｄａｌ邋ｃｒｙｓｔａｌｓ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔ２６１逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2679152