MnCu合金热弹性马氏体相变过程中的非线性内耗行为

在强迫振动模式下，系统地测量了Ｍｎ-８ｗｔ％Ｃｕ合金热弹性马氏体相变过程中的内耗对变温速率和振动频率的依赖关系．通过单独拟合相变内耗对振动频率和变温速率的依赖关系，提出了一种新的实验关系，并结合实验结果，讨论了非线性相变内耗的机制． 关键词：     

NiTi合金相变过程中界面动力学的内耗研究

本文采用同时测量内耗、模量及电阻的方法,对NiTi合金变温过程中所发生的正、反马氏体相变及可逆I/C相变进行了系统的研究。结果表明,变温马氏体相变及I/C相变过程中内耗均为粘弹性型内耗,是相界面在克服粘滞性阻力而运动时引起的。从界面动力学出发,研究了相变过程中界面的运动动力学行为。由实验数据求得了马氏体相变过程中界面动力学关系的具体表达式为:V=V^*exp(—△G^*/△G—△G_R);相变过程内耗表达式为:Q^-1=(n²)/2·(μ△G^*)/((△G—△G_R)²)·(dF)/(dT)·T/ω;相变阻力△G_R约为10cal/mol的数量级。讨论了相变过程中的“软模”效应。马氏体相变过程中的模量“软化”来自声子模的软化和界面运动引起的附加模量亏损两个方面。 关键词：     

NiTi合金中马氏体相的低频力学谱研究

我们用最近研制成功的LMA型低频力学谱测试系统对NiTi合金马氏体相进行了在很大频率范围内(0.003～1Hz)的低频等温力学谱和温度谱的测量.我们研究的形状记忆合金NiTi(Ni 50.2 at%)试样长34 mm,直径1 mm细丝.经一定热处理,分别在333 K. 343 K和353 K做了内耗随频率的变化的测量.实验表明:频率越小,内耗越大,也就是内耗随频率减少而增大.同时我们采用阶梯升温的方法在八个温度下每个温度测量三种频率(1 Hz, 0.1 Hz, 0.01 Hz)的内耗,结果清楚地表明:不同频率下,内耗峰都出现在372 K(99℃).而且频率越低,峰高越高.这是具有相变峰的特点:相变峰的峰温不随测量频率不同而变化,相变峰高度随频率减少而增大.我们还测量了在1 Hz与0.5 Hz频率下内耗随温度的变化.本文用马氏体相的位错理论初步讨论了上述实验结果.     

马氏体式相变过程中所引起的内耗变化

用扭摆测量两种跌锰合金(Mn17.5％和12.8％)和一种铜铝合金(Al13％)的内耗,在发生正和反的马氏体相变的温度范围内各出现一个内耗峰。这种内耗峰出现的条件是必须伴随着马氏体式相变过程的进行。用含Mn17.5％的铁锰合金作了系统实验,观察到内耗峰的高度随升温(或降温)速度和应力的增加而增高,随振动频率和含碳量的增加而减低。可以用振动一周内试样中转变量愈多内耗也愈大的关系得到统一的解释。讨论了关于产生内耗峰的机构。认为主要由于马氏体相变是突然间完成,此时扭转的外力可视为常数,从应力和不均匀物质交互作用能的计算,可以证明外力所做的功必须损失一半,因而引起内耗。此外应力感生相变也可以引起很小一部分内耗。     

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.     

Zn-Al二元合金熔化过程的低频内耗研究

利用强迫振动扭摆方法对ZnAl二元合金熔化过程的低频内耗进行了研究.结果表明,ZnAl二元合金熔化过程的内耗峰与其固态相变内耗峰的特征有较大差异.结合该合金熔化过程的微观结构变化,初步分析了内耗峰的形成机理. 关键词： Zn-Al合金 低频内耗 熔化     

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     

NiTi合金中马氏体相的低频力学谱研究

我们用最近研制成功的LMA型低频力学谱测试系统对NiTi合金马氏体相进行了在很大频率范围内（0．003～1Hz）的低频等温力学谱和温度谱的测量．我们研究的形状记忆合金NiTi（Ni50．2at％）试样长34mm，直径1mm细丝．经一定热处理，分别在333K．343K和353K做了内耗随频率的变化的测量。实验表明：频率越小，内耗越大，也就是内耗随频率减少而增大。同时我们采用阶梯升温的方法在八个温度下每个温度测量三种频率（1Hz，0．1Hz，0．01Hz）的内耗，结果清楚地表明：不同频率下，内耗峰都出现在372K（99℃）。而且频率越低，峰高越高。这是具有相变峰的特点：相变峰的峰温不随测量频率不同而变化，相变峰高度随频率减少而增大。我们还测量了在1Hz与0．5Hz频率下内耗随温度的变化。本文用马氏体相的位错理论初步讨论了上述实验结果。     

锰基合金的反铁磁转变与fct马氏体相变内耗

孪晶型阻尼材料已被实际应用,(011)孪晶通过fcc-fct马氏体相变形成,而γMn基合金中,马氏体相变又与合金的反铁磁转变密切相关.因此研究γMn基孪晶型阻尼材料,无疑必须探讨反铁磁转变与一级马氏体相变的之间关系,反铁磁转变和马氏体转变对孪晶形成的作用.本文通对富锰的γMn基合金(Mn-Cu,Mn-Fe,Mn-Ni)的内耗和模量的测量,研究这二类相变在不同材料,不同成分合金中的耦合的机制,以及反铁磁转变和马氏体相变对孪晶形成的作用.结果显示,马氏体相变和反铁磁转变耦合或马氏体相变与孪晶阻尼峰耦合都可以获得材料的高阻尼性能.当锰含量较高时,反铁磁转变和马氏体相变发生耦合,或马氏体相变内耗与孪晶内耗叠加,在室温附近形成高内耗阻尼;当锰含量较低时,马氏体相变温度降到室温以下,反铁磁转变形成的微孪晶亦能产生内耗阻尼峰.     

液晶苯酚酯相变内耗峰与振动频率的相关性

采用低频内耗方法，在强迫振动模式下研究了液晶苯酚酯材料相变过程内耗峰与振动频率之间的相关性.由一个简单的粘弹性的Maxwell模型出发，推导了在强迫振动模式下内耗峰的峰高与频率的关系式.从理论上得出了内耗峰高与振动频率之间的非线性关系.实验数据拟合的结果很好地符合这一关系式.这表明内耗峰随频率的变化规律是由振动系统本身的特征决定. 关键词：     

氢分子在几种高铬镍合金钢中微扩散所引起的内耗峰

用扭摆作内耗测量,发现八种高铬镍合金钢中含氢可以引起内耗峰。当振动频率约为每秒1.5周时,内耗峰的巅值温度在610—640℃附近。用其中一种高铬镍合金钢试样(18Cr 12Ni)进行了系统的实验,指出这个内耗峰的基元过程是一种弛豫过程,所包含的激活能约为46,000—50,000卡/克分子。根据激活能的数值以及内耗峰在升温、降温和保温时的变化情况,可以认为这个新内耗峰是由於氢分子在钢中微扩散所引起来的。内耗测量的结果也指出了在18Cr 12Ni钢中在特定的升温、降温速度下氢分子舆氢原子的转变温度范围,所得的结果舆资料上的相合。     

Effect of nonlocal elasticity on internal friction peaks observed during martensite transformation

The internal friction associated with martensite is calculated using elastic interaction energy between dislocations and solute atoms in nonlocal elasticity during low temperature aging process. The relaxation strength depends on the lattice parameter of the crystal as well as the temperature and the heating rate. The peak heights increase with increasing lattice parameter. The proposed model can demonstrate more realistically the shape of the change of internal friction versus temperature when nonlocal elasticity is included.     

钢中马氏体在回火转变中所引起的内耗峰

用扭摆测量淬硬碳钢的内耗,当测量温度由室温渐渐升高时,在130℃附近有一个内耗峰出现。当温度达到170℃后再降温测量,这个内耗峰完全消逝不见。上述的现象在含碳0.29％到1.4％的几种淬硬碳钢和淬硬滚珠钢中都曾经看到。由内耗峰的出现可以认为马氏体在第一个回火阶段中的转变产物(ε-碳化铁)与母体具有共格性,由于共格界面的应力感生运动而引起内耗。曾用具有马氏体组织的0.25％碳钢试样作实验,没有观测到上述的内耗峰。但是当回火温度达到280-300℃以后,在降温或升温测量中都观测到一个内耗峰(在150℃附近)。这表示低碳马氏体在第三个回火阶段中的转变产物与母体具有共格性。但是由于这个内耗峰的表现与上述高碳试样的内耗峰不同,所以我们认为这转变产物并不是ε-碳化铁。     

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。     

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。     

烧结过程中Ni-Al金属间化合物形成的内耗

Ni-Al金属间化合物是一类重要的高温结构材料,在多种领域具有明确的目标需求.粉末冶金技术是制备Ni-Al金属间化合物的一种重要选择.探索烧结过程中Ni-Al金属间化合物形成和转变过程,明确固相扩散反应发生温度和金属间化合物种类对调控烧结工艺和优化产品质量至关重要.本文采用内耗技术系统研究了Ni-Al粉末混合物压坯烧结过程的内耗行为.在内耗-温度谱上观察到一个显著内耗峰,随测量频率的增大而降低,但峰温无明显频率依赖性.同时,内耗峰随升温速率的增大向高温方向移动且峰值增加.分析认为,该峰与升温过程中金属间化合物NiAl3和Ni2Al3的形成有关,属于典型的相变内耗峰.此外,机械球磨可调控Ni-Al粉末混合物的微观结构,内耗峰随球磨时间增加向低温方向移动且峰值降低,表明固相扩散反应可在低温区域以较低速率进行.这与球磨过程中粉末颗粒的细化、粉末混合物的片层化、固溶度和表面能的提高以及缩短的原子扩散路径有关.同时也表明机械球磨可有效降低固相扩散反应起始温度进而降低烧结温度.     

Internal friction related to viscous motion of phase interfaces during thermoelastic martensitic transformation

Two internal friction peaks were observed in CuAlNiMnTi polycrystalline shape memory alloy by a partial phase transition method in non-isothermal measurements. The low-temperature internal friction peak arising from the soft mode effect caused by the viscous movement of atoms along phase interfaces was studied in the present study in terms of internal friction fundamentals. An internal friction model related to the peak was established, which was shown to be in good agreement with experimental results.     

Ti-50.8at%Ni马氏体相变中的电磁特性

研究Ti-50.8at%Ni合金在马氏体-奥氏体相变温度附近的电磁性质.由M-H曲线分析了传导电子的顺磁性以及少量局域电子引起的铁磁性.在M-T曲线中，降温曲线在180K附近有突降，升温曲线在230K附近有突升.在电阻率测量中，降温和升温的ρ-T曲线也有类似的突变.升温过程的质量热容c_p曲线在230K附近出现了由奥氏体相变引起的跳跃.这些实验结果表明，样品的马氏体相变温度约 关键词： TiNi合金 电磁性质 马氏体-奥氏体相变 质量热容