第一届全国固体内耗学术会议简介

第一届全国固体内耗学术会议于1984年10月9日至12日在合肥举行.中国科学院固体物理研究所受中国物理学会的委托主办了这次会议,来自国内42个单位的110名同志参加了会议.会上宣读论文99篇. 何怡贞研究员、徐祖耀教授、葛庭燧研究员和王业宁教授分别作了题为“金属玻璃的内耗”、“形状记忆合金及其内耗”、“晶粒间界内耗的新进展”、“马氏体相变及预相变的内耗与超声衰减”的报告.学术论文和报告充分反映了过去一年我国在晶界内耗、相变内耗、位错内耗、金属玻璃内耗、高阻尼材料内耗、点缺陷内耗、高分子内耗、内耗仪器设备及内耗工作在实…     

晶界内耗研究的进展

固体在机械振动过程中由于材料内部原因引起的能量损耗称为内耗。晶界内耗峰是我国科 学家葛庭燧于1947 年用他发明的“葛氏扭摆” 在多晶纯铝中发现的。晶界内耗峰和相关的滞弹 性效应可以用滞弹性理论和粘滞性滑动模型给予合理的解释。这个内耗峰已被广泛地用来研究晶 界的动力学行为,杂质在晶界的偏聚,以及材料科学中相关的问题。 以往晶界内耗的研究大多数是用多晶试样进行的,其中包含了不同类型晶界的贡献。由于不 同类型晶界的结构和性质不同,因而多晶试样中的晶界内耗只能反映不同晶界的“平均效应”, 它的具体机制也难以解释清楚。 二十一世纪以来,人们对双晶试样（其中只包含单一晶界）中的晶界内耗进行了比较细致的 研究。实验结果表明,晶界内耗可以反映不同类型晶界的“个性”,因而可以应用于“晶界的设 计和控制”（或称“晶界工程”）。此外,新近还发现了晶界内耗中的“耦合效应” 和“补偿效 应”。这些发现加深了对晶界内耗机制的认识。 本文首先对以往多晶试样中的晶界内耗研究做一个简要的概述,然后介绍近年来双晶试样中 晶界内耗研究的新进展,并对晶界内耗的微观机制和应用前景进行分析和展望。     

内耗与固体缺陷研究

 “内耗”这二个字对大家来说并不陌生,但在物理上它的科学涵义是什么,却鲜为人知.让我们先说一说什么叫“内耗”和为什么要进行内耗研究.;物体作机械振动时,即使这物体与外界完全隔绝,它的振动也会渐渐停止,这种由于内部原因而使物体的振动能量逐渐耗散的现象称为内耗.对于高频振动,这种能量耗散也称为超声衰减。在日常生活中,人们经常会碰到内耗现象.钟声悠扬,余音绕梁三日不绝,说明这铸钟所用的合金材料的内耗是很低的.     

固体内耗的概况和新近发展

一、什么叫“内耗”? 振动着的固体,即使与外界完全隔绝,其机械振动也会逐渐衰减下来.这种使机械振动能量不可逆地耗散为热能的现象,称为内耗,即由于内部的原因而引起的能量损耗.在英文文献中通常用internal friction二字表示,日文据此而译为内摩擦.这是不恰当的,因为内耗的本质是出现了非弹性形变而将振动能耗散为热能,并不能归因于摩擦生热.这种不恰当的命名也被沿袭为德文的Inner Reibung,法文的frottment interieur,俄文的.另外,在工程上采用的阻尼本领(dampingcapacity)一词,以及有时在高频振动情况下采用的扭声衰减(ltrasonlc attenu…     

La0.95K0.05MnO3的低频内耗研究

本文研究了样品La0.95K0.05MnO3的内耗、直流电阻、交流磁化率.发现在20～275K的温度范围内,在0.3T的磁场下有明显的磁阻(MR)效应,温度为259K时MR效应达到极大值26%.在直流电阻测量中发现267K时出现很尖锐的电阻峰;在220K附近出现"肩峰".内耗温度曲线在210K～250K的温度范围有一个很宽的内耗峰;在268K有一个很明显的内耗蜂同时伴随着模量软化,并且由Kissinger关系求出顺磁-铁磁转变的表观激活能Eap=0.53eV(请说明通过什么公式求出什么东西的活化能).     

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：     

全国第六届固体内耗与超声衰减学术会议在广州召开

由中国物理学会内耗与超声衰减专业委员会、广州中山大学物理系和中国科学院固体物理研究所、中国科学技术大学内耗与固体缺陷开放研究实验室联合主办的第六届全国固体内耗与超声衰减学术会议暨中国物理学会第五届内耗与超声衰减专业委员会全体会员大会于 2 0 0 0年 10月 2 0— 2 3日在广州中山大学召开 .来自全国 13个单位的 4 7名代表参加了会议 ,会议代表向大会提交了 38篇学术论文(其中 4篇为特邀报告 ) ,共有 34篇学术论文在大会上宣读 .4篇特邀报告“凝聚态物质切变波共振吸收谱仪的原理”(张进修 ,中山大学 )、“结构弛豫与玻璃化转…     

以中国人名命名的物理学名词

 四 葛氏摆、葛峰及葛庭燧晶粒间界模型葛庭燧从1945年开始,用内耗方法研究金属晶粒间界的力学性质,发明了现在国际上广泛应用的低频扭摆内耗仪,这在内耗的研究史上是一个划时代的突破.在以后的教科书和物理学词典中,称这种扭摆装置为“葛氏摆”,将扭转线圈装置称为“葛氏弛豫计”.1957年,麦克伦在他的名著《金属的晶粒间界》中,专辟一章介绍葛庭燧方法,认为葛是把扭转振动和扭动线圈装置融为一体的第一人,将此装置命名为葛氏扭转是公正的.     

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。     

与位错和点缺陷的交互作用有关的低温内耗峰

系统研究了出现在经冷加工处理的Al-Mg固溶体中的低温内耗峰。当测量频率约为1Hz时,分别在-70℃(P_L2峰)和-50℃(P_L1峰)观察到了两个内耗峰。详细研究了镁(Mg)含量,冷加工量,冷加工模式,不同合金元素(Ga,Zn),退火等诸因素对这两个内耗峰的出现及特性的影响。得出了P_L2峰与位错和“Mg原子-双空位”对的交互作用有关以及P_L1峰与位错和“Mg原子-单空位”对的交互作用有关的结论。 关键词：     

铁锰合金在正、反马氏体型相变温度范围内出现的位错内耗峰

用扭摆法测量了含锰18.5％的铁锰合金的内耗,在正和反马氏体型相变温度范围内都观察到一个稳定的内耗峯。在降温时,正马氏体型相变区域内的内耗峯出现在100℃左右;在重新加热时,反马氏体型相变区域内的内耗峯出现在200℃左右。对于这两个变为稳定以后的内耗峯进行了系统的研究,它们的共同特征是:1.内耗峯的位置与测量内耗所用的振动频率无关;2.稳定内耗峯的高度,随着测量内耗所用的应变振幅的增大而显著地升高;3.随着对于试样的加热和冷却循环次数的增加,内耗峯的位置离相变开始点的温度越远,而且内耗峯的高度也下降。从以上的特点可以看出,内耗峯的位置与频率无关表示产生内耗的基本过程不是受热激活所控制的。此外,内耗与振幅有关这一现象进一步指出,产生内耗的机构不是一种滞弹性效应。电子衍衬金相观测已经指出,作为扩展位错的组成部分的堆垜层错可以作为马氏体型相变的核,因此,这种内耗现象可能是由于扩展位错的应力感生加宽和收缩所引起的。这种模型可以统一地解释在铁锰合金中所观察到的各种内耗现象。     

Al-0.5%Cu合金中表现反常振幅效应的低频位错内耗

用低频扭摆的方法,系统地研究了能够较有把握地观测到在Al-0.5％Cu合金中所出现的反常位错内耗的实验程序。结果指出,把试样在拉力试验机上预先拉伸到某一适当的形变量后,立即测量它在某一适当温度下时效的过程中的内耗,可以在内耗-时效时间曲线上观察到一个表现反常振幅效应(即内耗-振幅曲线上出现一个峯值)的时效内耗峯。用经过充分时效而内耗已经达到稳定值的试样,逐渐增加振幅,测量内耗,也可以观察到一个应变振幅内耗峯(当内耗表示为应变振幅的函数时)。此外,用一定的应变振幅在较高温度下,测量经过充分时效的试样的内耗时,也可以观察到一个表现反常振幅效应的温度内耗峯(当内耗表示为温度的函数时)。这些实验结果肯定地指出,在一定测量温度下的振幅内耗峯和表现反常振幅效应的温度内耗峯是存在的。为了找出以前在Al-0.5％Cu中所观察到的反常内耗现象重复性不好的原因,系统地研究了测量内耗所用的应变振幅对于出现振幅内耗峯的影响以及预形变量对于出现时效内耗峯和温度内耗峯的影响。对于出现反常内耗现象的实验条件进行了分析。所观察到的关于反常内耗现象的实验结果,都可用位错拖着溶质原子气团运动的模型来作定性的解释。具体的模型和理论分析将另行报导。     

镍在交变磁场中的一个磁内耗峰

在铁磁性物质中,弹性现象与磁性现象之间的耦合每每引起内耗。过去作磁弹性内耗研究所用的磁场大都是静磁场。我们令镍试样在交变磁场中作扭转振动,测量内耗。把内耗表示为磁场强度的函数时,得到一个显著的内耗峰。这个内耗峰在静磁场下不出现。把镍试样经过冷加工处理或在试样中加碳,都足以把内耗峰的位置移向高磁场强度的一边,而保温退火则把内耗峰移向低磁场强度的一边。此外,这个内耗峰的高度由于所用扭转频率的增加而显著地增加。根据镍的磁化曲线上各部分所相当的可逆及不可逆过程,可以定性地解释上述内耗峰的来源及其所受各种因素的影响。     

马氏体相变过程中低频内耗的研究

本文测出了金镉(Au-Cd)合金在正反马氏体相变过程的低频内耗峰,内耗极大值与变温速率有线性关系,但比Fe-Mn等非热弹性马氏体相变内耗的速率依赖要小得多,稳定内耗峰(变温速率为零)在每一温度的内耗值与频率无关,是静滞型损耗。内耗峰高与马氏体晶粒尺寸有关。等温转变过程也出现一个内耗-时间峰。根据以上诸实验事实,我们认为,低频马氏体相变内耗是由那些在振动应力作用下可以运动的相界面所引起的。 关键词：     

6066Al/SiC_p复合材料内耗性能研究

用粉末冶金方法制备了6066Al合金和不同SiCp含量的6066Al/SiCp复合材料,用多功能内耗仪在200~600 K温度区间内测试了所研究材料在升温过程中的内耗变化趋势,探讨了6066 Al/SiCp复合材料在不同温度区间的内耗机制。结果表明6066Al/SiCp的内耗值比6066Al合金内耗值高,特别是在高温阶段比6066Al合金内耗值高得多;6066Al/SiCp和6066Al合金在300~470 K时的内耗主要是位错与第二相颗粒交互作用引起的位错内耗,在高温下内耗主要由Al/Al、Al/SiC的界面微滑移引起。     

Cu-13.9Al-4Ni合金的热弹性马氏体相变内耗峰

采用不完全相变内耗测量法研究了Cu-13.9Al-4Ni合金在热弹性马氏体相变时其相变内耗峰与外界变量的依赖关系.当测量频率较低时,完全相变法所测量的单一内耗峰被成功分解成双峰,即高温内耗峰和低温内耗峰.低温内耗峰位置对应于相对动力学模量的最小值,高温内耗峰则对应于相对动力学模量的拐点位置,且呈现出明显的反常振幅效应.     

6066Al/SiCp复合材料内耗性能研究

用粉末冶金方法制备了6066Al合金和不同SiCp含量的6066Al/SiCp复合材料,用多功能内耗仪在200～600 K温度区间内测试了所研究材料在升温过程中的内耗变化趋势,探讨了6066 Al /SiCp复合材料在不同温度区间的内耗机制.结果表明6066Al/SiCp的内耗值比6066Al合金内耗值高,特别是在高温阶段比6066Al合金内耗值高得多;6066Al/SiCp和6066Al合金在300～470 K时的内耗主要是位错与第二相颗粒交互作用引起的位错内耗,在高温下内耗主要由Al/Al、Al/SiC的界面微滑移引起.     

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     

真空蠕变内耗仪的研制和应用

通常的内耗和蠕变实验是分别在不同的装置上进行的.为了研究蠕变对内耗的影响以及蠕变过程中的动态内耗,需要建立一种既能测量内耗,又能进行蠕变实验的装置.到目前为止,国内外的这种装置[1,2]都只能在大气中进行实验,有很大的局限性. 为了能够在真空中在同一装置上进行内耗和蠕变实验,我们研制了一套真空蠕变内耗仪.它将真空正扭摆与拉伸蠕变仪结合起来.可以在不破坏真空的情况下进行加载和卸载,从而可以在真空中对同一试样进行内耗,蠕变,蠕变对内耗的影响或蠕变过程中动态内耗的实验. 一、仪器结构 真空蠕变内耗仪的结构图如图1所示.它是真…     

高碳和低碳马氏体回火分解产物的共格性所引起的内耗峯

已往的研究结果指出,高碳和低碳马氏体在回火分解过程中分别在130℃和150℃出现一个内耗峯。本文根据内耗峯的出现和消逝的条件,较有系统地研究了高碳和低碳马氏体的回火分解和分解产物的形成和破坏,从而指出了这内耗峯确与分解产物与母体的共格性有密切联系。研究结果指出,无论在高碳或低碳马氏体的情形,这个内耗峯(内耗表示为温度的函数)的位置并不随测量频率的改变而改变,内耗峯的高度随着测量内耗时的应变振幅的增大而升高。这说明内耗峯并不是由于一种弛豫过程所引起的,这可能是所有的共格性内耗峯的一个特点。根据这一特点,认为内耗峯可能是由于共格界面在应力感生下的移动所引起来的。对于产生内耗峯的机构提出了初步看法。