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磁致塑性效应下的位错动力学机制被引量：15: 2015年; 基于磁致塑性效应探讨了磁场作用下位错受力和运动机制,对磁场下的位错动力学机制进行了定性和定量分析.选择氧化铝纳米颗粒强化铝基复合材料为实验对象,在不同磁感应强度下(0—3 T范围)对试样进行磁场处理.结果表明,随着磁感应强度增加,位错密度提高,表现出塑性变形特征.分析认为,磁场力不足以驱动位错运动,位错增殖诱因在于磁致塑性效应,即磁场改变了顺磁性位错芯与障碍间自由基对中的电子自旋状态,促使自由基对从强键结合单线态向弱键结合三重态转化,位错穿越障碍时所需能量减小,退钉扎趋势明显;位错运动中的限速环节是位错在障碍处的停留,磁场诱发的电子激发和原子重排速度很快,表现出磁场作用的高效性.磁场起作用的临界磁感应强度约为3 T,低于3 T时磁场作用随磁场强度增加而变得明显,高于3 T后磁场效果会减小.计算得到3 T时位错运动速度是10 3m/s,位错线长度比未加磁场时增加两个数量级,位移与磁感应强度平方和磁场作用时间成正比.实验和理论研究表明磁场具有改善材料塑性变形能力的显著作用.; 李桂荣王宏明李沛思高雷章彭琮翔郑瑞; 关键词：铝基复合材料

强脉冲磁场冲击处理对铝基复合材料塑性的影响机制被引量：7: 2015年; 铝基复合材料在加入颗粒相之后,延伸率和塑性变形能力明显降低.为改善其塑性变形能力,通过对比强脉冲磁场冲击处理前后试样内部组织和残余应力的变化特征,研究了磁致塑性效应对铝基复合材料塑性变形能力的影响机理.结果表明:当磁感应强度从2 T变化到4 T时,铝基复合材料中位错密度显著增加,4 T时的位错密度是未加磁场时的3.1倍;3 T,30个脉冲处理后的复合材料中残余应力值从未加磁场时的41 MPa减小为-1 MPa.从原子尺度来看,强磁场导致了磁致塑性效应,从而引起了位错的运动,并促进了位错的退钉扎和可移动位错数量的增加;从材料内部整体结构变化来看,磁场加速了材料内应力的释放速率,降低了材料内部的残余应力,从而改善了铝基复合材料的塑性变形能力.; 王宏明李沛思郑瑞李桂荣袁雪婷; 关键词：微观组织演变铝基复合材料强脉冲磁场

第一性原理研究MgZn_2相的电子结构及磁性质被引量：7: 2015年; 运用密度泛函理论的第一性原理计算分析了MgZn2相的电子结构及相关磁性质。能带结构和态密度分析表明Zn4s和Zn4p轨道、Mg3s和Mg3p轨道分别发生sp态杂化,然后杂化态之间相互作用而形成Zn-Mg键;Mulliken布居分布计算显示:Zn1-Mg(Zn1是处于晶格边缘的Zn原子)和Zn2-Mg(Zn2是处于晶格内部的Zn原子)电子云重叠布居数接近0,电子密度分析显示Zn-Mg之间电子密度分布具有明显的定域性。结合上述结果与Zn、Mg原子的电负性差异,确定Zn-Mg键为极性共价键。分态密度(PDOS)分析显示,Zn1-Mg键和Zn2-Mg键的差异主要表现在Zn24s轨道在-10^-6 e V区域对成键的贡献度高于Zn14s轨道,而Zn14s轨道在2~5 e V区域对成键的贡献度高于Zn24s轨道。进一步对MgZn2的积分自旋态密度和磁矩计算表明:MgZn2磁性质表现为顺磁性,其磁性主要来源于Zn1-Mg键中的2个自旋相同的未配对电子;MgZn2的顺磁性特性将使Al-Zn-Mg-Cu(7×××系)高强铝合金产生磁致塑性效应。; 王宏明郑瑞李桂荣李沛思; 关键词：密度泛函理论态密度磁性质

脉冲强磁场处理固态铝基复合材料的力学性能和强韧化机制被引量：3: 2016年; 在脉冲强磁场(2T、3T和4T)中对固态纳米Al_2O_3颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu基复合材料进行磁场处理,研究了磁场处理对复合材料的残余应力和拉伸性能的影响,并分析了强化机制。结果表明:在磁场强度B为3T时残余应力达到最小值(-1 MPa),比磁场处理前初始态试样的残余应力降低了102.4%。外加磁场降低了位错密集区和稀疏区间的长程应力。在B=4T时材料的质量因数比磁场处理前初始态试样提高12.7%,位错密度的提高有助于发挥位错强化机制;在磁场的作用下合金的析出相以非稳态η′(MgZn_2)相为主,有助于材料强韧性的提高。基于第一性原理计算了在磁场作用下MgZn_2相成键过程中的自旋态密度,为η′相的析出提供了理论依据。在B=2T时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂,对应较高的延伸率9.3%,比磁场处理前的初始态试样提高了12%。; 李桂荣王芳芳郑瑞王宏明黄超薛飞朱弋; 关键词：铝基复合材料脉冲强磁场残余应力

强磁与应力场耦合作用下AZ31镁合金塑性变形行为被引量：6: 2016年; 研究强磁场对AZ31镁合金塑变能力和微观组织的作用,在3 T脉冲强磁场条件下对合金进行磁场耦合应力时的拉伸实验.采用电子背散射衍射、Ⅹ射线衍射和透射电镜分析等方法研究材料的微观组织.结果表明:与0 T拉伸试样相比,3 T拉伸试样抗拉强度和延伸率分别提高了2.2%和28.7%,说明将强磁场耦合作用于材料塑性变形过程时,能在不降低材料强度的同时提高镁合金的塑性变形能力,有助于同步改善材料强韧性.磁场作用机理主要表现为磁致塑性效应,计算表明主要合金相β(Mg_(17)Al_(12))为顺磁性,有助于发挥磁场作用效果.磁场提高了位错运动灵活性并促使位错增殖,晶界处位错堆积和应力集中促进了再结晶形成,晶粒发生细化,发挥细晶强韧化效果;同时磁场诱发塑性变形时的晶粒转动,新生成非基面取向的晶粒弱化了镁合金(0001)基面织构,该组织特征有助于提高材料的塑变能力.; 王宏明朱弋李桂荣郑瑞; 关键词：强磁场 AZ31镁合金织构

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郑瑞