非线性滞弹性研究的开拓和进展(Ⅱ)

综述了非线性滞弹性现象的发现及其主要表现,说明它的基本物理过程是点缺陷与位错的交互作用．用两种程序对于点缺陷在位错芯区内的纵向扩散和横向扩散所引起的非线性反常内耗峰进行了理论分析并与实验结果作比较．这与新近发现的晶界与邻域位错的交互作用所引起的非线性反常内耗峰一起,奠定了非线性滞弹性这门新学科的实验基础．讨论了这两种类型的非线性滞弹性现象的学术意义和应用前景．对于存在的问题及其展望提出了看法．     

与位错和点缺陷交互作用有关的非线性滞弹性内耗的研究

综述非线性滞弹性内耗的主要实验规律和物理模型.结合中国科学院固体物理研究所内耗与固体缺陷开放研究实验室对Al-Mg合金中出现在室温附近的非线性滞弹性内耗峰的理论和实验研究结果,对产生这些内耗峰的微观机制进行了较深入的阐述.结果表明,其微观过程是点缺陷(溶质原子)在位错拖曳下在位错芯区内的扩散过程.由于位错拖曳溶质原子的力与外加应力是非线性的,所以导致了非线性内耗峰的出现.分子动力学模拟计算所得到的溶质原子在位错芯区的扩散激活能与内耗峰的激活能一致.这些结果使我们对非线性滞弹性内耗峰产生的微观机理有了比较全面的理解.     

室温附近的低频非线性滞弹性内耗峰的理论

尝试用低频近似法建立点缺陷与弯结之间的一个简单的交互作用模型,从而至少能够半定量地论证位错与可动点缺陷之间的交互作用怎样能够引起具有反常振幅效应的滞弹性内耗峰。所得的理论结果与在Ａｌ－Ｍｇ和Ａｌ－Ｃｕ在室温附近所观测到的内耗现象例如Ｐ１’峰的结果相合。已经认定Ｐ１’峰与溶质原子在位错芯区内的横向扩散（ＴＣＤ）有关。     

位错管道纵向和横向扩散所引起的非线性内耗峰

若干年以来，我们对于出现在Ａｌ－Ｃｕ和Ａｌ－Ｍｇ系中的表现正常和反常振幅效应的坐落在室温附近的温度内耗峰进行了系统研究。测得的激活能接近于溶质原子在位错管道中扩散的激活能，从而认为内耗峰的基本过程是溶质原子在位错芯内的扩散，并且提出了位错弯结模型，在７０年代，Ｓｃｈｉｌｐｆ等根据弦模型对于位错芯内的扩散进行了理论计算，推导出有可能出现两种类型的内耗峰（纵向和横向扩散）还描述了它们的非线性表观以及内     

热作模具钢淬火回火态的内耗谱分析

对热作模具钢淬火后回火态试样的内耗谱进行了分析.研究表明，淬火态试样的内耗谱由3部分构成.其中：157.2 °C处的内耗峰是由于体心立方结构的马氏体晶格畸变引起应力感生碳原子微扩散的结果；225.5 °C处为溶质原子与位错交互作用产生的SKK峰及其背景内耗峰.随着回火温度升高，SKK峰的弛豫强度逐渐减小，此时，碳原子与部分合金元素以碳化物形式结合而从基体中析出，使得其晶格畸变减弱，157.2 °C处的内耗峰消失；部分碳化物在位错处形核并使位错段增长、弛豫时间增大；内耗峰位置的移动主要归因于合金元素与碳原子的作用.     

钛合金中合金元素与位错交互作用与高温强化

通过计算机编程建立钛的→b=-1/3〈1 1 -2 0〉刃位错模型,用实空间的连分数方法计算合金元素以及稀土元素在完整晶体及位错区引起的总结构能、环境敏感镶嵌能以及各合金元素与钛的键级积分,讨论合金元素在位错区的偏聚及交互作用.计算结果表明,Al和Sn在位错扩张区偏聚,Mo,W等合金元素以及稀土元素易于在位错芯区偏聚,这些偏聚为第二相粒子析出提供了条件,从而阻碍位错运动,提高了Ti合金蠕变性能.Al与Ti的作用最强,固溶强化效果最好.稀土主要是通过细化晶粒,提高钛合金蠕变性能的.     

新型锂离子导体Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12的内耗研究

采用低频内耗仪强迫振动方法测量了锂离子导体Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12在升温过程中的内耗并结合晶体结构分析其形成机制。结果表明:在Li5.3La2.7Ba0.3Ta2O12中出现了两个明显的内耗峰,其弛豫元之间存在相互作用,由德拜模型拟合得到锂离子扩散的激活能和指前因子分别为1.1—1.2 eV和10-18—10-21 s;利用耦合模型对其处理得到锂离子弛豫参数分别为0.54—0.57 eV和10-16—10-15 s,后者和点缺陷扩散的指前因子的范围10-14-10-13 s更为接近,可见耦合模型对Li5.3 La2.7Ba0.3Ta2O12锂离子导体中锂离子扩散的描述更为恰当。结合晶体结构的特征分析可得,这两个内耗峰源自于锂离子在八面体和四面体之间扩散或者八面体和八面体之间扩散。     

La2Cu1-xZnxO4+δ低频内耗研究

对La2Cu1-xZnxO4+δ(0≤x≤0.2)系列样品的低频内耗和模量进行了研究.发现0≤x≤0.005时样品在低温存在两个弛豫内耗峰,分别是由样品中两种状态的额外氧跳跃弛豫引起的;当0.05≤x≤0.2时样品只存在一个内耗峰,该内耗峰可归于由共价氧对的额外氧跳跃引起,其峰位随掺杂量的增加向高温移动.不同掺杂量样品的模量曲线揭示高温处的模量反常对应着体系的正交-四方结构转变;此相变发生的温度随掺杂量的增加向高温移动.     

热弹性马氏体相变内耗峰的研究

采用不完全相变内耗测量法,研究了CuAlNiMnTi多晶合金在热弹性马氏体相变时内耗峰与外界变量的依赖关系;实验结果发现,测量频率较低时,内耗峰分解成双峰,随不完全相变温度ts的降低,双峰逐渐合并;高温内耗峰呈现出明显的反常振幅效应。     

稀土元素对铜冷加工内耗的影响

本文通过对稀土元素含量不同的无氧铜试样进行的冷加工内耗测量研究表明,各试样均出现冷加工内耗峰,微量稀土(0.015—0.398％)可使泠加工峰温向高温移动近100℃.并观察了形变量对冷加工内耗峰的影响.锆的加入可以引起新的冷加工内耗峰,文中对所得到的实验结果进行了初步的讨论.     

溶质原子在位错芯区内扩散所引起的非线性滞…

应用但错弯结气团模型，通过求解在准静态外力作用下溶质原子的横向漂移和纵向漂移的扩散方程，得出了这种扩散过程所对应的滞弹性蠕变的驰豫强度和弛豫时间，它们和外力的关系是非线性的。进而求出了交变应力下的内耗和模量亏损的近似解析式。     

含宏观石墨颗粒材料界面位错形态及内耗特征的研究

利用渗流技术在工业纯铝中引入宏观尺度的石墨颗粒,研究该宏观缺陷界面附近的微观缺陷(位错)形态及对材料内耗的影响.结果表明,在连续升温测量过程中,大约在260℃附近观察到了一个内耗峰,其峰位与频率无关,峰高与测量频率的倒数和升温速率近似成直线关系,且表现出正常振幅效应.而在没有宏观石墨颗粒增强的工业纯铝样品中无峰出现.通过透射电子显微镜(TEM)观察,发现在石墨颗粒/基体界面附近存在高密度位错.根据内耗实验结果和微观结构特征的观察,认为该内耗峰的机制与基体和增强物之间因热膨胀系数的不同而诱发的高密度位错以及位错在外加应力作用下的运动有关.     

用时效对内耗和模量亏损的影响研究钼中位错的钉扎效应

用压电石英三节组合振子内耗及模量虧损测量装置测量低温时效(180℃—270℃)对微冷加工的区熔提纯钼单晶(f-88 kc/s)的内耗——应变振幅曲线及模量虧损——应变振幅曲线的影响。随着时效时间的增长,两曲线都逐渐降低,其变化符合GL的位错钉扎内耗理论及Cottrell和Bilby的t~(2/3)时效关系。由振幅无关内耗及模量虧损和振幅有关内耗及模量虧损分别求得引起时效的点缺陷的扩散激活能为1.1ev,1.15ev,1.15ev,1.0ev。对另一个微冷加工的区熔提纯钼单晶(f=102 kc/s)的测量,和前文一样测得内耗——应变振幅曲线在大振幅处有转折平台,並发现内耗的时效分两个阶段进行,在130℃—170℃时效,转折平台逐渐下降至消失,内耗曲线趋於变为稳定的具有一振幅无关部分和一随振幅单调上升部分的形状,为了使内耗曲线进一步变化,必须在300℃以上继续时效。对於第Ⅰ阶段从转折平台高度的变化求得对应的扩散激活能为1.0ev,对於第Ⅱ阶段从大振幅处直线的斜率的变化求得对应的扩散激活能为1.3ev。由於两个阶段的扩散激活能不同,可以认为两个温度范围的时效是两种不同的点缺陷所引起,本文並对时效过程中转折平台的逐步变化作了统一的说明。     

巨磁电阻材料La0.85MnO3的低频内耗和电磁性能

用低频扭摆法在多功能内耗仪上测量了自掺杂巨磁电阻材料La0.85MnO3的温度内耗谱.结果表明内耗峰位不随频率的变化而变化,但峰高和频率成反比且对应的内耗峰处模量有明显变化,这说明对应的内耗峰处的变化是由某种相变引起的.内耗、电阻及磁化率曲线的对应关系,说明该材料出现了顺磁-铁磁转变和半导体-金属转变,所伴随的结构变化导致了内耗峰的出现.     

NiAl位错核心结构的模拟

利用ＥＡＭ势函数对ＮｉＡｌ中〈１００〉，〈１１０〉刃位错和〈１００〉螺位错的位错核心结构及〈１００〉刃位错与点缺陷的交互作用进行了模拟研究．结果表明：〈１００〉刃位错在（００１）面沿［１１０］和［１１０］方向扩展，呈“蝶形”结构；而〈１００〉刃位错在｛１１０｝滑移面上位错核心结构更为紧凑，位错扩展现象不明显．这和试验中观察到的ＮｉＡｌ中位错进行〈１００〉｛１１０｝滑移，而非〈１００〉｛００１｝滑移的结果相一致．〈１１０〉位错在（００１）面沿［１１０］和［１１０］方向也有所扩展，但同〈００１〉位错相比，沿［１１０］方向位错核心扩展的宽度更大，由位错应力场导致的原子位移也更明显．通过模拟还发现〈１００〉螺位错、〈１００〉刃位错、〈１１０〉刃位错在滑移面内均无位错的分解现象．〈１００〉刃位错和点缺陷的交互作用模拟结果表明：在位错核心附近引入点缺陷列对位错核心结构的轮廓影响不明显，说明难以通过引入点缺陷，局部改变有序度的方法来影响位错核心结构     

γ-MnFe基合金中反铁磁转变和fccfct马氏体相变

通过内耗和电阻实验,测量了具有不同锰含量的γ-MnxFe1-x(0.4相似文献   

CuZnAl形状记忆合金平衡状态内耗分析

用真空葛氏摆研究了ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金平衡状态下的内耗。在室温至５００℃ 温度范围内，观测到两个弛豫型内耗峰，峰温分别为２４０℃和３４０℃（Ｊ≈１，７Ｈｚ）． 通过改变频率测得２４０℃峰的弛豫激活能为１１３ｋＪ／ｍｏｌ，３４５℃峰的弛豫激活能 为１７６ｋＪ／ｍｏｌ．计算了两个峰的τ０值，确定３４５℃峰为α相中Ｚｅｎｅｒ弛豫 峰，２４０℃峰则是由β有序相内反向畴界处某种点缺陷运动所产生。     

γ-MnFe基合金中反铁磁转变和fccfct马氏体相变

通过内耗和电阻实验,测量了具有不同锰含量的γ-Mn_xFe_(1-x)(0.4相似文献   

γ-MnFe基合金中反铁磁转变和fcc(←→)fct马氏体相变

通过内耗和电阻实验,测量了具有不同锰含量的γ-MnxFe1-x(0.4<x<1,x表示Mn-Fe基合金中锰的原子分数)基合金的内耗、弹性模量和电阻随温度变化的规律,并分析了产生这些变化的根源.通过比较得到了弹性模量开始出现反常变化的温度、内耗峰温和从电阻-温度曲线上确定的Néel点三者的关系.     

低频内耗方法研究纳米晶Al块体材料的退火效应

运用低频内耗温度谱和TEM显微观察,系统研究了由含H等离子蒸发制备的粉料经冷压得到的纳米晶Al试样的滞弹性行为及结构演化过程.结果表明当T预退火＜823K时,内耗Q-1随温度指数增加;当823K≤T预退火≤893K时,内耗Q-1的温度谱在指数背景上出现分布很宽的弛豫峰Pn.该峰远低于经典的粗晶Al的晶界峰;峰的激活能为(1.20±0.05)eV,介于粗晶Al沿晶界扩散的激活能与晶格扩散激活能之间.893K预退火40min后进行85%冷轧量变形并经727K退火60min的纳米晶Al,内耗Q-1随温度的变化表现为双弛豫峰P1和P2.P1蜂的激活能为(1.22±0.18)eV,P2峰的激活能为(1.53±16)eV.P1峰温和激活能与P0峰相当,P2峰温和激活能与粗晶Al晶界峰相当.TEM显微观察表明纳米晶Al的晶间结构及晶粒形状随预退火和冷变形处理发生了改变.根据上述结果,对预退火及冷变形处理引起的纳米晶Al的结构变化和内耗本质进行了探讨.