孪晶界移动的动态过程 dynamical process of twin boundary migration.pdfVIP

第26卷第4期 电 子 显微 学 报 Vol一26．No．4 Electron 2007—08 2007年8月 ofChinese Journal MicroscopySociety 文章编号：l000—6281(2007)04．0302—05 孪晶界移动的动态过程 王艳波，卢秋虹，隋曼龄+ (中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室，辽宁沈阳110016) 摘要：通过原位拉伸高分辨透射电镜观察，研究纳米孚晶铜中挛晶界的动态形变过程。买验发现，与以往分子 动力学模拟计算预测的结果不同，shockley不全位错主要从孪晶界与晶界的交叉点处发射，沿着孪晶界面运动，导 致孪晶界移动。并对孪晶界移动作为纳米孪晶铜在塑性变形初期的一种主要形变方式进行了讨论。 关键词：原位透射电镜；孪晶界移动；纳米片层；shockley不全位错；铜 中图分类号：0762；0766+．1；TB383；077+2；TGll5．21+5．3文献标识码：A 对于纳米金属材料的形变，孪晶和孪晶界起到 拉伸台，拉伸速率为1．0弘m／sec。后续的高分辨透 十分重要的作用。这是因为纳米金属材料在合成和 射电镜分析是在JEM一2010上进行。 变形过程中会产生许多孪晶n。1。特别是在纳米薄 ， 立砼娃里 二 头号坐三口禾 膜、多层膜中，孪晶和孪晶界在形变中的作用尤为明 显。对含有大量纳米级生长孪晶的电解沉积铜的最 2．1 孪晶铜截面样品表征 新研究表明％]，当亚微米级晶粒内含有高密度纳米 图1为制备态孪晶铜截面样品的微观结构。光 片层孪晶时，材料具有很高的强度、较高的延伸率， 学显微镜观察(图1a)表明，样品的截面呈典型的柱 而且还保留了粗晶铜的电导率和结构稳定性。为了 状晶形貌，柱状晶的长轴方向平行于沉积生长方向， 研究孪晶对材料形变的影响，用分子动力学分别对 在柱状晶内含有高密度的片层结构。内嵌的反极图 纳米晶铝和纳米晶铜进行了模拟计算。模拟结果表 显示该样品具有很强的111丝织构。从截面样 明’8j：在纳米孪晶铝中，从晶界发射出的shockley品的TEM明场像和对应的选区电子衍射(图1b)可 不全位错主要沿着孪晶界运动，从而造成孪晶界的 移动；而在纳米孪晶铜中孪晶界移动并不是其主要 孪晶片层。高密度的生长孪晶将微米级的柱状晶粒 的形变方式。但迄今为止，在实验中原位观察孪晶 沿长轴方向分割成厚度为纳米量级的孪晶／基体片 界移动的现象还未见报道。本文利用透射电子显微 层状结构。高分辨电镜观察(图1c)表明，大多数孪 镜(TEM)原位拉伸技术来研究纳米片层孪晶铜的形晶界面清晰、平直，是完全共格的。图1d是根据 变机理，揭示孪晶界移动是形变初期的一个重要形 TEM明场像统计的孪晶片层厚度的分布图，孪晶片 变过程。 ， 层厚度从5nm到200nm，分布很广，平均厚度为15 1 材料制备与实验 ：：l≥TEM原位拉伸实验 采用电解沉积技术制备具有高密度纳米孪晶片 图2a～2d是塑性变形初期原位拉伸时孪晶界 mm～3 层结构的纯铜板(厚度为2 mm)。通过电火 移动的系列TEM形貌像。图a为施加应力时的明 花线切割技术，沿着制备态铜板的沉积生长方向垂 场像，表明当形变开始时，标号为l的位错(位错．1