面心立方体金属中间隙原子内耗理论

在面心立方体金属中间隙原子一般不发生内耗。只有在合金元素(杂质)或空穴周围的间隙原子才会发生微扩散的内耗。因为空穴或合金原子的存在破坏了邻近间隙位置的对称性,在这样位置上的间隙原子才有可能在往复应力作用下发生应力感生微扩散内耗。本文按以上所述两种情况,利用作者之一所作的内耗热力学理论作计算,发现由于合金原子存在而引起的内耗弛豫强度应该与x_A(1—x_A)·C成正比,x_A是合金原子浓度,C是间隙原子浓度。由于空穴存在而引起的内耗强度应与N·1/(B/C²+1/C)成正比,此处N是空穴的浓度,C是间隙原子浓度,B是一常数。在葛庭隧、钱知强两氏对面心立方系锰钢的内耗强度的实验中,内耗强度的数值基本上与合金原子浓度无关。因此,在高锰合金钢中像是空穴所引起内耗的那种机构。同时,可以估计出碳原子落入空穴放出的能量约为0.14eV。但目前实验数据有限,实际上面心合金钢中是何种机构在起主要作用,尚待进一步研究。     

碳在面心立方系合金钢中扩散内耗峰的机构

在三种面心立方系的铁锰合金(Mn18.5％,25.4％,36.0％)和铁锰镍铬合金(Mn9.5％,Ni8％,Cr3％)中观察到因含碳而引起的内耗峰,当振动频率约为2周/秒时,内耗峰出现在250℃左右。实验结果指出内耗峰高度与固溶体中的含碳量成直线关系。 提出了一个产生内耗峰的初步模型。假定碳在面心立方系晶体点阵中占据八面体的间隙位置,点阵中的异类原子(合金元素的原子或空穴)与这碳原子构成一个在各方向引起不同畸变的原子对,由于这个原子对在应力作用下的转动而产生内耗。由初步模型所推导出的式子可以解释内耗峰高度与固溶体中的含碳量成直线关系。根据粗略推算所得的内耗峰高度值与实验值相近。 关于晶体中空穴浓度的推算指出,对于碳在面心立方系合金钢中微扩散所引起的内耗峰而言,空穴的贡献少于合金元素的贡献的十分之一。     

碳在低碳合金马氏体中微扩散所引起的内耗峰

用扭摆测量淬硬低碳镍合金钢中的内耗,当振动频率约为每秒2周时,在155℃附近有一个内耗峰出现。这个内耗峰的出现条件是:钢中必须含有马氏体、合金元素和碳。在适当的条件下,铬钢和铬镍钢中也曾观察到这个内耗峰。用含镍29.7％的钢作了系统试验,观察到内耗峰高度与试样中的含碳量成正比。内耗峰的高度由于在较高温度(165℃以上)的回火处理而不断降低。由内耗测量所测得的激活能是25,000卡/克分子。以上的实验结果指出,所观测到的155℃新内耗峰是由于碳在合金马氏体中的应力感生微扩散所引起来的。提出了一个产生内耗峰的初步模型。假定碳在四角马氏体中是处于00(1/2)型的间隙位置。合金元素原子的存在引起晶体点阵中不均匀的畸变,因而应力的作用便改变了碳原子在热平衡状态下在Fe-C-Fe和B-C-Fe(B是合金元素原子)两种00(1/2)型间隙位置之间的跳动几率。这种应力感生的碳原子运动便引起内耗。用这个模型可以定性地解释所观测到的事实。关于这方面的定量研究正在进行中。     

用内耗方法研究碳在γ-铁中的扩散

在含锰1.7％的γ-铁中观察到因含碳而引起的内耗峰。当振动频率约为2周/秒时,内耗峰出现在240℃左右。这个内耗峰由于含碳量的增加而升高,由于在较高温度保温而降低。根据内耗测量所得的激活能是34,000±2000卡/克分子,与碳在γ-铁中的激活能(宏观扩散实验的数据)相合,由此可知所观测的内耗峰是由于碳在γ-铁(含锰1.7％)中的应力感生微扩散所引起来的。根据内耗测量的数据求出了碳在200—250℃的温度范围内在γ-铁中扩散的扩散系数。在logD—l/T坐标上,这些数据与宏观扩散实验所测得的在1000—1200℃的扩散系数坐落在一条直线上。所观测的内耗峰高度似乎与含碳量的二次方成正比,这表示在应力感生扩散过程中直接参加元跳动的乃是两个碳原子。由此可以提出一个产生内耗峰的初步模型:由于点阵中有空穴存在,两个碳原子很容易构成一个在各方向引起不同畸变的原子对,由于这个原子对在应力作用下的转动而产生内耗。     

Ag-Cd合金贝氏体相变内耗

使用低频倒扭摆测量了Ag-42.3at％Cd合金在室温至250℃范围内等温过程中内耗随时间的变化和不同升温速率下内耗与温度的关系。试验表明,Ag-Cd合金发生贝氏体相变时内耗升高是由于贝氏体相变形核过程中母相基体点阵的不稳定,内耗的升高决定于贝氏体形核率J^*与点阵局部软化区单位体积内耗值Q_s^-1的乘积。 关键词：     

铝-0.1%镁合金中表现反常振幅效应的低频位错内耗峰

用低频扭摆测量了经过轻度冷加工的Al-0.l％Mg合金在室温时效过程中的内耗变化,观察到表现反常振幅效应的时效内耗峯。用经过充分时效而内耗已达到稳定值的试样进行升温和降温内耗测量,也在30—55℃的温度范围内观察到表现反常振幅效应的温度内耗峯。这些现象在高纯铝试样和经过完全退火的Al-0.l％Mg合金试样中都不出现。在Al-0.l％Mg合金中也能观察到以前在Al-0.5％Cu合金中所观察到的反常内耗现象,这就排斥了任何用在点阵中所发生的一般脱溶沉淀过程来解释这种反常内耗现象的可能性,困为在含0.1％Mg的铝合金中,在实验测量所涉及的温度范围内,是不能够在点阵中发生一般的脱溶沉淀过程的。为了解释铝镁合金中所呈现的反常内耗现象的特点,可以假设在铝镁合金中能够形成两种位错气团:一种是“镁原子-空位”对与位错所组成的气团,这种气团能够在应变时效过程中形成;另一种气团是镁原子与位错所组成的气团,当经过范性形变的试样的温度升高到100℃左右时,镁原子与空位脱离,在退火过程中就单独与位错形成气团。前一种气团对于位错的钉札较第二种为强,因而它的振幅内耗峯出现在较高的振幅值。     

鋼中含氫所引起的内耗峯

钢的内部发裂已经公认为与钢中的氢气有关。现有的理论认为这是由于氢气聚集于钢中的内部缺陷产生破裂压力所引起,然而关于缺陷的性质和引起内部发裂的详细机构迄今还没有明确的了解。本文尝试用内耗测量的方法来研究这个问题。初步实验的结果指出:(1)氢在钢中可以引起内耗峰(将内耗表示为测量温度的函数时);(2)轻微冷加工或保温对于内耗峰的颠值温度有着显著的影响,这表示所得的内耗峰与钢中的缺陷和应力状态有关系;(3)所得的内耗峰表现有反常的振幅效应,即在一定的观测温度时,如将内耗表示为外加应力的函数,则也得到一个内耗峰。这与本文作者之一以前在铝铜合金中所观测到的反常内耗峰的性质和表现相同,因而所得的内耗峰可能是由于氢与钢中的原子脱节的交互作用所引起来的。     

铝一镁合金中的反常位错内耗峰

Al-0.03at％ Mg合金在倒扭摆上-65℃在原位进行拉伸,形变量为0.5％,然后在升温过程中测量内耗,于-30℃及60℃附近观测到内耗峰,随后从80℃的降温过程中仍在相同温度观测到内耗峰。研究了不同温度下的内耗-振幅曲线,在降温过程中出现内耗峰的温度范围内观测到了振幅内耗峰,并由此计算得到等效激活能分别为0.32及0.22eV。初步认为,当低温冷加产生的位错弯结在外力作用下作沿边往复运动时,“镁原子-空位”对和镁原子被拖曳运动是分别引起-30℃峰和60℃峰的可能的原因。 关键词：     

Cr75Fe16Mn9合金的低频内耗

测量了自旋密度波材料 Ｃｒ７５ Ｆｅ１６ Ｍｎ９ 的低频内耗,实验温区为１００ —６００ Ｋ,测量频率低于１０ Ｈｚ ．在高于 Ｎéｅｌ 温度的顺磁相中观察到４５０ Ｋ 附近的内耗峰和相应的总模量的跳变,反映了合金中各组分的自旋状态在微区内的无序有序转变．在２００ —３００ Ｋ 之间观察到一个宽的内耗峰区,它是由２８０ Ｋ 的单峰和２７０ —２２０ Ｋ 延展的宽峰组成,其相对应的总模量表现为宽范围的少量减小．此宽峰可能与该合金中自旋密度波反铁磁转变以及磁多相共存有关．实验表明,内耗在探测固体中包括电子结构在内的微结构的改变中将是灵敏和有效的．     

银、银-铝合金及其内氧化银-铝合金的内耗峯

用频率约为1周/秒的扭摆,测量了99.99％和99.95％两种纯银以及99.99％纯银分别加入0.01％、0.02％、0.05％、0.15％、0.5％铝和99.95％纯银加入0.5％铝的六种合金的内耗。并且,还比较了三种合金的多晶和其中一种合金的单晶在内氧化前和后,以及经过不同时间的内氧化处理后的内耗变化。实验的结果表明:(1)99.99％纯银试样在空气中测量,升温过程中在130℃左右出现一个内耗峯,从高温作降温测量这个峯不再明显地出现。(2)99.95％纯银试样和99.99％纯银加有少量铝的三种合金试样,在空气中作升温测量,都出现两个明显的内耗峯。低温峯出现在130℃到260℃的范围内,高温峯出现在380℃到430℃的范围内。这两种内耗峯的高度和巅值温度都随杂质含量的多少而改变。从高温作降温测量,高温峯可以重复出现,而低温峯就不再出现。加入合金元素一方面会引起一个新的高温峯,另一方面它又起着抑制低温峯出现的作用。当铝含量超过0.05％(即0.2原子％)时,就只出现一个高温峯。实验的结果指出,低温峯和氧在银中存在时的状态有关,可能是由于晶界上Ag₂O的变化导致晶界结构状态和空位的平衡浓度的改变而引起的。高温峯可能是由于富集在晶界或亚晶界处的合金元素,在一定温度的交变应力下向晶粒内扩散和反扩散所引起的。(3)经过内氧化处理后的合金试样,其内耗巅值是随处理时间的增加而减小。这种内耗的变化也是由于晶界处的铝和氧原子的平衡浓度和界面结构状态受到改变引起的。     

锰铋合金在不同热处理后的磁性研究

本文从实验上研究了晶粒不取向的锰铋合金在不同热处理后的磁性。实验结果显示,这种合金有两种磁性和电性都不相同的状态(相)。用有序无序转变可以说明这两种状态间的相互变化的动力学过程。     

Al含量对Fe-Al合金Zener弛豫的影响

在多功能内耗仪上用自由衰减和强迫振动方法研究了Al含量对退火态Fe-Al合金Zener弛豫的作用.结果显示：中等Al含量的Fe-Al合金产生强的Zener弛豫，而较低和较高Al含量的Fe-Al合金只产生微弱的Zener弛豫峰.Fe-Al合金中的Zener弛豫产生于次近邻Al原子对的重新取向以及它们之间的相互作用，而不是来源于最近邻的Al原子对，后者因为形成短程有序结构不能产生Zener弛豫. 关键词： Zener弛豫 Al含量     

二维合金系统的有序动力学研究

采用主方程方法在对概率近似下对三元fcc结构晶体在(001)方向的一个层面的有序无序动力学过程进行了研究.计算了长程序参量(LRO)和短程序参量(SRO)随时间的演化过程.在系统从完全无序态弛豫到平衡态的过程中存在各种瞬态有序相.瞬态相有着不同的特点,如序参量(LRO,SRO)瞬态相曲线形状不同等.产生它们的原因有不同的原子特征迁移时间、原子间最近邻和次近邻相互作用差异、短程相关性和长程相关性的差异对弛豫过程的影响. 关键词： 对概率近似 瞬态有序相 长程序参量(LRO) 长程相关性     

以内耗技术探索Pb-Sn合金熔体的结构变化

以改进的低频扭摆内耗仪研究了液态PbSn合金连续升温过程的内耗行为.结果表明:合金在液相线以上500—800℃温区内出现内耗峰,其峰温不随频率变化,峰高与升温速率成正比,与振动频率成反比,这与固态相变内耗峰的特征相吻合;合金成分不同,内耗峰峰温不同;非共晶成分合金熔体的内耗曲线上出现次峰.这一现象揭示了PbSn合金熔体随温度可能发生结构转变.对PbSn合金进行差热分析,熔体出现的热效应峰与内耗峰的温区大体对应,进一步揭示熔体的内耗峰可能是由结构转变引起的. 关键词： 液态结构 内耗 Pb-Sn合金     

内耗测量在钙钛矿结构Mn基氧化物研究中的应用

运用内耗测量技术系统地研究了空穴型和电子型掺杂锰氧化物的相分离行为.对于La0.67Ca0.33MnO3样品,在铁磁金属区,内耗温度曲线Q-1(T)上观察到与电子相分离有关的内耗峰.此外,我们在顺磁区观察到与磁团簇形成有关的内耗峰.磁测量的结果也证明了在顺磁区Griffiths相的存在.采用内耗、电阻和杨氏模量原位测量的方法研究了La5/8-yPryCa3/8MnO3 (y=0.35) 中电流对电荷有序相的影响.较大的电流破坏了电荷有序态,导致电阻率降低,同时杨氏模量也有相应的变化.通过分析表明,在La5/8-yPryCa3/8MnO3 (y=0.35) 中存在相分离行为,即电荷有序相和铁磁金属相共存.对于电子型掺杂的Sr0.8Ce0.2MnO3和Bi0.4Ca0.6MnO3样品,通过内耗实验同样给出了相分离的证据.在外加磁场下的内耗实验表明,Sr0.8Ce0.2MnO3顺磁区的内耗峰起源于非关联的磁团簇的形成.对于电荷有序体系Bi0.4Ca0.6MnO3,由于电荷有序和电荷无序畴壁运动而导致的内耗峰被观测到.研究表明,对于空穴型和电子型掺杂锰氧化物,实验中观察到的相分离行为可能是由于MnO6八面体的Jahn-Teller畸变所导致.实验结果显示了内耗测量技术对研究强关联电子体系Mn基氧化物相分离行为是十分有效的工具.     

内耗测量在钙钛矿结构Mn基氧化物研究中的应用

运用内耗测量技术系统地研究了空穴型和电子型掺杂锰氧化物的相分离行为。对于La0．67，Ca0．33MnO3样品，在铁磁金属区，内耗温度曲线Q^-1（T）上观察到与电子相分离有关的内耗峰。此外，我们在顺磁区观察到与磁团簇形成有关的内耗峰。磁测量的结果也证明了在顺磁区Griffiths相的存在。采用内耗、电阻和杨氏模量原位测量的方法研究了La5／8-yPryCa3／8MnO3（y=0．35）中电流对电荷有序相的影响。较大的电流破坏了电荷有序态，导致电阻率降低，同时杨氏模量也有相应的变化。通过分析表明，在La5／8-yPryCa3／8MnO3（y=0．35）中存在相分离行为，即电荷有序相和铁磁金属相共存。对于电子型掺杂的Sr0．8Ce0．2MnO3和Bi0.4Ca0．5MnO3样品，通过内耗实验同样给出了相分离的证据。在外加磁场下的内耗实验表明，Sr0．8Ce0．2MnO3顺磁区的内耗峰起源于非关联的磁团簇的形成。对于电荷有序体系Bi0.4Ca0．5MnO3由于电荷有序和电荷无序畴壁运动而导致的内耗峰被观测到。研究表明，对于空穴型和电子型掺杂锰氧化物，实验中观察到的相分离行为可能是由于MnO3八面体的Jahn-Teller畸变所导致。实验结果显示了内耗测量技术对研究强关联电子体系Mn基氧化物相分离行为是十分有效的工具。     

Cr75Fe16Mn9合金的低频内耗

测量了自旋密度波材料Cr₇₅Fe₁₆Mn₉的低频内耗,实验温区为100—600K,测量频率低于10Hz．在高于Néel温度的顺磁相中观察到450K附近的内耗峰和相应的总模量的跳变,反映了合金中各组分的自旋状态在微区内的无序-有序转变．在200—300K之间观察到一个宽的内耗峰区,它是由280K的单峰和270—220K延展的宽峰组成,其相对应的总模量表现为宽范围的少量减小．此宽峰可能与该合金中自旋密度波反铁磁转变以及磁多相共存有关．实验表明,     

Pb-Sn合金固—液转变过程的内耗行为

在连续升温过程中,测量了Pb-Sn合金的内耗.实验发现：在共晶成分范围内,伴随着Pb-Sn 合金的固—液转变,内耗值出现突然下降.内耗值的下降幅度与Pb-Sn合金成分有关.固—液 转变过程中的内耗是由材料结构变化或弛豫时间变化引起的. 关键词： 内耗 固—液转变 Pb-Sn合金     

热激活磁弹性弛豫的多体普适方法研究

本文基于多体相互作用导致红外发散响应的弛豫机制,研究无序铁磁合金中的热激活磁弹性弛豫。即认为:引起磁畴壁弛豫的磁取向有序,除取向有序原子的热激活跃迁外,还应包括多体相互作用引起的两种不同的位形隧道效应。在此新机制的基础上,导出了分指数的磁化强度弛豫规律和磁导率减落公式。再利用波耳兹曼迭加原理,得出普适的磁弹性内耗公式,此公式得到实验数据的证实。 关键词：     

从铝合金的应变时效内耗考察位错与点缺陷的交互作用

研究了合金含量、合金元素和形变条件对铝合金应变时效内耗行为的影响．由此描述了点缺陷的分布状态和位错组态；指出了控制应变时效回复过程的因素是溶质原子的动性和溶质原子与位错的作用能。提出了能描述应变时效过程中位错─—点缺陷交互作用的位错弦脱钉和位错气团拖曳共同作用的复合模型，相应的理论处理合理地解释了实验现象。 关键词：