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强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态变形结构

关庆丰 顾倩倩 李艳 邱冬华 彭冬晋 王雪涛

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强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态变形结构

关庆丰, 顾倩倩, 李艳, 邱冬华, 彭冬晋, 王雪涛

Microstructures in polycrystalline pure copper induced by high-current pulsed electron beamdeformation structures

Guan Qing-Feng, Gu Qian-Qian, Li Yan, Qiu Dong-Hua, Peng Dong-Jin, Wang Xue-Tao
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  • 为了研究金属的超快变形机理,利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对多晶纯Cu进行了辐照处理,并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的表面微结构进行了表征.实验结果表明,HCPEB轰击多晶纯Cu后,在轰击表层诱发了幅值极大的应力和极高的应变速率.1次HCPEB轰击材料表层的变形结构以交滑移形成的位错胞和位错缠结结构为主;多次轰击后平行的位错墙和孪晶是该区域的主要变形结构特征;原子面的扩散乃至位错攀移可在晶界和孪晶界上形成台阶结构.根据各自区域的变形结构特征,对相应的变形机理进行了探讨.
    In order to investigate the superfast deformation mechanism of metal, the high-current pulsed electron beam (HCPEB) technique is employed to irradiate the polycrystalline pure copper. The microstructure of the irradiated sublayer is investigated by using transmission electron microscopy. It is suggested that the stress with very high value and strain rate is introduced within the sublayer after HCPEB irradiation. The dislocation cell and the tangle dislocation formed by cross slip are the dominant defects after one-pulse HCPEB irradiation, whereas, dense dislocation walls and twins are the central microstructures after five- and ten-pulse irradiation. The diffusion and the climb of the atomic plane can cause the formation of the steps at the grain boundary and (or) the twin boundary. Based on the structure characteristics of the irradiated surface, the possible deformation mechanism induced by HCPEB irradiation is discussed.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50671042)和江苏大学科技创新团队及高级人才基金(批准号: 07JDG032)资助的课题.
    [1]

    Bourne N K, Gray G T, Millett J C 2009 J. Appl. Phys. 106 091301

    [2]
    [3]

    Proskurovsky D I, Rotshtein V P, Ozur G E, Markov A B, Nazarov D S 1998 J. Vac. Sci. Technol. A 16 2480

    [4]

    Wang X T, Guan Q F, Qiu D H, Cheng X W, Li Y, Peng D J, Gu Q Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 7252 (in Chinese) [王雪涛、 关庆丰、 邱冬华、 程秀围、 李 艳、 彭冬晋、 顾倩倩 物理学报 59 7252 ]

    [5]
    [6]

    Cheng D Q, Guan Q F, Zhu J, Qiu D H, Cheng X W, Wang X T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7300 (in Chinese) [程笃庆、 关庆丰、 朱 健、 邱东华、 程秀围、 王雪涛 2009物理学报 58 7300]

    [7]
    [8]
    [9]

    Cheng X W, Guan Q F, Fan X H, Chen B 2010 Chin. Phys. B 19 016103

    [10]

    Guan Q F, Chen B, Zhang Q Y, Dong C, Zou G T 2008 Acta Phys. Sin. 57 392 (in Chinese) [关庆丰、 陈 波、 张庆瑜、 董 闯、 邹广田 2008 物理学报 57 392]

    [11]
    [12]
    [13]

    Guan Q F, Cheng D Q, Qiu D H, Zhu J, Wang X T, Cheng X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4846 (in Chinese) [关庆丰、 程笃庆、 邱冬华、 朱 健、 王雪涛、 程秀围 2009 物理学报 58 4846]

    [14]

    Xue S B, Huang R, Huang D T, Wang S H, Tan F, Wang J, An X, Zhang X 2010 Chin. Phys. B 19 117307

    [15]
    [16]
    [17]

    Zou J X, Qin Y, Dong C, Wang X G, Hao S Z, Wu A M 2004 J .Vac. Sci. Technol. A 22 545

    [18]

    Xu Y B, Bai Y L, Xue Q, Shen L T 1996 Acta Mater. 44 1917

    [19]
    [20]

    Tao N R, Wang Z B, Tong W P 2002 Acta Mater. 50 4603

    [21]
    [22]

    Ivanov Y F, Gromov V E, Konovalov S V 2009 Arab. J. Sci. Eng. 34 219

    [23]
    [24]
    [25]

    Yun C X, Zhang W, Zhan M J, Han H N, Zhong X, Wei Z Y, Wang B B, Hou X 2010 Chin. Phys. B 19 124210

    [26]
    [27]

    Meyers M A, Gregori F, Kad B K 2003 Acta Mater. 51 1211

    [28]

    Gray G T 1992 Shock-wave and High-strain-rate Phenomena in Materials (New York: Gordon and Breach) p89

    [29]
    [30]

    Huang X 1998 Scripta Mater. 38 1697

    [31]
    [32]

    Dao M, Lu L, Shen Y F, Suresh S 2006 Acta Mater. 54 5421

    [33]
    [34]
    [35]

    Christian J W, Mahajan S 1995 Prog. Mater. Sci. 39 1

    [36]

    Venables J A 1964 Deformation Twinning (New York: Gordon and Breach) p7

    [37]
    [38]

    Kibey S, Liu J B, Johnson D D, Sehitoglu H 2007 Acta Mater. 55 6843

    [39]
    [40]
    [41]

    Shehadeh A, Bringa E M, Zbib H M, McNaney J M, Remington B A 2006 Appl. Phys. Lett. 89 171918

    [42]

    Kalantar D H, Belak J F, Collins G W, Colvin J D, Davies H M, Eggert J H, Germann T C, Hawreliak J, Holian B L, Kadau K, Lomdahl P S, Lorenzana H E, Meyers M A, Rosolankova S, Schneider K M, Sheppard J, Stolken J S, Wark J S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075502

    [43]
    [44]
    [45]

    Wang K, Tao N R, Liu G, Lu J, Lu K 2006 Acta Mater. 54 5281

    [46]

    Kiritani M, Satoh Y, Arakawak K, Ogasawara Y, Arai S, Shimomura Y 1999 Phil. Mag. Lett. 79 797

    [47]
    [48]

    Li Y S, Tao N R, Lu K 2008 Acta Mater. 56 230

    [49]
    [50]
    [51]

    Guan Q F, Wang S Q, Cui X H, Zhang Q Y, Dong C 2007 ISIJ Int. 47 1375

  • [1]

    Bourne N K, Gray G T, Millett J C 2009 J. Appl. Phys. 106 091301

    [2]
    [3]

    Proskurovsky D I, Rotshtein V P, Ozur G E, Markov A B, Nazarov D S 1998 J. Vac. Sci. Technol. A 16 2480

    [4]

    Wang X T, Guan Q F, Qiu D H, Cheng X W, Li Y, Peng D J, Gu Q Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 7252 (in Chinese) [王雪涛、 关庆丰、 邱冬华、 程秀围、 李 艳、 彭冬晋、 顾倩倩 物理学报 59 7252 ]

    [5]
    [6]

    Cheng D Q, Guan Q F, Zhu J, Qiu D H, Cheng X W, Wang X T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7300 (in Chinese) [程笃庆、 关庆丰、 朱 健、 邱东华、 程秀围、 王雪涛 2009物理学报 58 7300]

    [7]
    [8]
    [9]

    Cheng X W, Guan Q F, Fan X H, Chen B 2010 Chin. Phys. B 19 016103

    [10]

    Guan Q F, Chen B, Zhang Q Y, Dong C, Zou G T 2008 Acta Phys. Sin. 57 392 (in Chinese) [关庆丰、 陈 波、 张庆瑜、 董 闯、 邹广田 2008 物理学报 57 392]

    [11]
    [12]
    [13]

    Guan Q F, Cheng D Q, Qiu D H, Zhu J, Wang X T, Cheng X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4846 (in Chinese) [关庆丰、 程笃庆、 邱冬华、 朱 健、 王雪涛、 程秀围 2009 物理学报 58 4846]

    [14]

    Xue S B, Huang R, Huang D T, Wang S H, Tan F, Wang J, An X, Zhang X 2010 Chin. Phys. B 19 117307

    [15]
    [16]
    [17]

    Zou J X, Qin Y, Dong C, Wang X G, Hao S Z, Wu A M 2004 J .Vac. Sci. Technol. A 22 545

    [18]

    Xu Y B, Bai Y L, Xue Q, Shen L T 1996 Acta Mater. 44 1917

    [19]
    [20]

    Tao N R, Wang Z B, Tong W P 2002 Acta Mater. 50 4603

    [21]
    [22]

    Ivanov Y F, Gromov V E, Konovalov S V 2009 Arab. J. Sci. Eng. 34 219

    [23]
    [24]
    [25]

    Yun C X, Zhang W, Zhan M J, Han H N, Zhong X, Wei Z Y, Wang B B, Hou X 2010 Chin. Phys. B 19 124210

    [26]
    [27]

    Meyers M A, Gregori F, Kad B K 2003 Acta Mater. 51 1211

    [28]

    Gray G T 1992 Shock-wave and High-strain-rate Phenomena in Materials (New York: Gordon and Breach) p89

    [29]
    [30]

    Huang X 1998 Scripta Mater. 38 1697

    [31]
    [32]

    Dao M, Lu L, Shen Y F, Suresh S 2006 Acta Mater. 54 5421

    [33]
    [34]
    [35]

    Christian J W, Mahajan S 1995 Prog. Mater. Sci. 39 1

    [36]

    Venables J A 1964 Deformation Twinning (New York: Gordon and Breach) p7

    [37]
    [38]

    Kibey S, Liu J B, Johnson D D, Sehitoglu H 2007 Acta Mater. 55 6843

    [39]
    [40]
    [41]

    Shehadeh A, Bringa E M, Zbib H M, McNaney J M, Remington B A 2006 Appl. Phys. Lett. 89 171918

    [42]

    Kalantar D H, Belak J F, Collins G W, Colvin J D, Davies H M, Eggert J H, Germann T C, Hawreliak J, Holian B L, Kadau K, Lomdahl P S, Lorenzana H E, Meyers M A, Rosolankova S, Schneider K M, Sheppard J, Stolken J S, Wark J S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 075502

    [43]
    [44]
    [45]

    Wang K, Tao N R, Liu G, Lu J, Lu K 2006 Acta Mater. 54 5281

    [46]

    Kiritani M, Satoh Y, Arakawak K, Ogasawara Y, Arai S, Shimomura Y 1999 Phil. Mag. Lett. 79 797

    [47]
    [48]

    Li Y S, Tao N R, Lu K 2008 Acta Mater. 56 230

    [49]
    [50]
    [51]

    Guan Q F, Wang S Q, Cui X H, Zhang Q Y, Dong C 2007 ISIJ Int. 47 1375

  • [1] 潘昊, 王升涛, 吴子辉, 胡晓棉. 孪晶对Be材料冲击加-卸载动力学影响的数值模拟研究. 物理学报, 2018, 67(16): 164601. doi: 10.7498/aps.67.20180451
    [2] 朱子尧, 刘向鑫, 蒋复国, 张跃. 磁控溅射Cl掺杂CdTe薄膜的孪晶结构与电学性质. 物理学报, 2017, 66(8): 088101. doi: 10.7498/aps.66.088101
    [3] 吴凤娟, 周维民, 单连强, 李芳, 刘东晓, 张智猛, 李博原, 毕碧, 伍波, 王为武, 张锋, 谷渝秋, 张保汉. 强激光与锥型结构靶相互作用准直电子束粒子模拟研究. 物理学报, 2014, 63(9): 094101. doi: 10.7498/aps.63.094101
    [4] 季乐, 杨盛志, 蔡杰, 李艳, 王晓彤, 张在强, 侯秀丽, 关庆丰. 强流脉冲电子束辐照诱发纯钼表面的损伤效应及结构缺陷. 物理学报, 2013, 62(23): 236103. doi: 10.7498/aps.62.236103
    [5] 蔡杰, 季乐, 杨盛志, 张在强, 刘世超, 李艳, 王晓彤, 关庆丰. 强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态. 物理学报, 2013, 62(15): 156106. doi: 10.7498/aps.62.156106
    [6] 李艳, 蔡杰, 吕鹏, 邹阳, 万明珍, 彭冬晋, 顾倩倩, 关庆丰. 强流脉冲电子束诱发纯钛表面的微观结构及应力状态. 物理学报, 2012, 61(5): 056105. doi: 10.7498/aps.61.056105
    [7] 邹慧, 荆洪阳, 王志平, 关庆丰. 强流脉冲电子束辐照诱发金属纯镍中的空位簇缺陷. 物理学报, 2010, 59(9): 6384-6389. doi: 10.7498/aps.59.6384
    [8] 何安民, 邵建立, 王裴, 秦承森. 单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(12): 8836-8842. doi: 10.7498/aps.59.8836
    [9] 王雪涛, 关庆丰, 邱冬华, 程秀围, 李艳, 彭冬晋, 顾倩倩. 强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态——空位簇缺陷及表面微孔结构. 物理学报, 2010, 59(10): 7252-7257. doi: 10.7498/aps.59.7252
    [10] 程笃庆, 关庆丰, 朱健, 邱东华, 程秀围, 王雪涛. 强流脉冲电子束诱发纯镍表层纳米结构的形成机制. 物理学报, 2009, 58(10): 7300-7306. doi: 10.7498/aps.58.7300
    [11] 关庆丰, 程笃庆, 邱冬华, 朱健, 王雪涛, 程秀围. 强流脉冲电子束辐照诱发多晶纯铝中的空位缺陷簇结构. 物理学报, 2009, 58(7): 4846-4852. doi: 10.7498/aps.58.4846
    [12] 廖庆亮, 张 跃, 夏连胜, 齐俊杰, 黄运华, 邓战强, 高战军, 曹佳伟. 丝网印刷制备碳纳米管阴极的强流脉冲发射特性研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2328-2333. doi: 10.7498/aps.57.2328
    [13] 关庆丰, 陈 波, 张庆瑜, 董 闯, 邹广田. 强流脉冲电子束辐照下单晶铝中的堆垛层错四面体. 物理学报, 2008, 57(1): 392-397. doi: 10.7498/aps.57.392
    [14] 朱宏喜, 毛卫民, 冯惠平, 吕反修, I. I. Vlasov, V. G. Ralchenko, A. V. Khomich. CVD金刚石薄膜孪晶形成的原子机理分析. 物理学报, 2007, 56(7): 4049-4055. doi: 10.7498/aps.56.4049
    [15] 万见峰, 费燕琼, 王健农. Fe和Co对Ni2MnGa合金(110)马氏体孪晶界面电子结构的影响. 物理学报, 2006, 55(5): 2444-2448. doi: 10.7498/aps.55.2444
    [16] 关庆丰, 安春香, 秦 颖, 邹建新, 郝胜志, 张庆瑜, 董 闯, 邹广田. 强流脉冲电子束应力诱发的微观结构. 物理学报, 2005, 54(8): 3927-3934. doi: 10.7498/aps.54.3927
    [17] 秦 颖, 王晓钢, 董 闯, 郝胜智, 刘 悦, 邹建新, 吴爱民, 关庆丰. 强流脉冲电子束诱发温度场及表面熔坑的形成. 物理学报, 2003, 52(12): 3043-3048. doi: 10.7498/aps.52.3043
    [18] 江兴流, 陈克凡, 朴禹伯. 新型毫微秒强流脉冲电子束和离子束发生装置. 物理学报, 1983, 32(10): 1344-1348. doi: 10.7498/aps.32.1344
    [19] 张修睦, 杨奇斌, 常昕, 郭可信. 重叠微孪晶界面条纹象的电子显微镜观察与强度计算. 物理学报, 1983, 32(12): 1479-1488. doi: 10.7498/aps.32.1479
    [20] 郭可信. 面心立方晶体中生成孪晶或六角密堆相的电子衍射分析. 物理学报, 1978, 27(5): 547-553. doi: 10.7498/aps.27.547
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-01
  • 修回日期:  2010-12-06
  • 刊出日期:  2011-04-05

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