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。     

钼的晶界内耗峰及少量间隙杂质影响晶界脆性的机制

用扭摆法测出钼的晶界内耗峯,频率约为1周/秒,峯温在1020℃附近,渗氧或渗碳可使晶界峯消失,但在较低温度出现合金晶界峯:氧峯在890℃附近;碳峯在925℃附近。由于钼单晶的内耗曲线上没有出现这些峯,故可认为都是晶界弛豫引起,如果试样中同时有氧和碳,又在960℃和985℃附近出现两个合金晶界峯,用改变频率方法求得各峯激活能,其相对大小与各峯的峯温次序相同,即氧晶界峯的激活能最小(80千卡/克分子);碳晶界峯次之(98千卡/克分子);纯钼晶界峯最大(119千卡/克分子);其他两个峯激活能略小于纯钼晶界峯。配合了断口金相试验,观察到当有氧峯出现时断口晶界面上有黑色氧化物沉淀粒子;当有碳峯出现时,晶界面上有羽毛状碳化物;当试样中同时有氧和碳存在时,也即当内耗曲线上出现960℃和985℃交互作用峯时,晶界面上有大量的有黑圈的白色沉淀物。从以上结果我们对少量间隙杂质在钼的晶界脆性中所起作用,特别是氧和碳同时存在时能起改善脆性的作用提出了一种看法。     

碳在面心铁-镍合金中扩散峰的机构

固溶在面心铁—镍合金中的碳原子,能引起一个应力感生的扩散内耗峰。当振动频率约为1.4周/秒时,峰的位置在500°K附近。固溶的碳原子可以跳入点阵空位中而成为代位式碳原子,此碳原子舆另一个最近邻的间隙碳原子相结合后即形成一组碳原子对。在外加应力的作用下,这类碳原子对轴的择尤旋转便引起了内耗。根据这个机构并结合内耗测量过程中试样内部碳原子重新分布的情况,可以推导出碳浓度和内耗峰高度之间的定量关系,并从而求出合金的点阵空位形成能和构成碳原子对时所放出的能量。铁—镍合金中碳扩散峰的特徵是:峰的二边内耗曲线不对称,在高温的一边,内耗反而比低温的一边为低。峰的位置T′随淬火温度或碳浓度之增加而渐向低温移动;峰愈出现在低的温度,T′Q_max^-1相乘积就愈大。根据本文所提出的理论,对这些特徵作了解释。     

硅的低温电学性质

本文在20°—300°K研究了室温载流子浓度2×10¹²—1×10²⁰cm^-3含硼或磷(砷)Si的电学性质。对一些p-Si样品用弱场横向磁阻法及杂质激活能法进行了补偿度的测定,并进行了比较。从霍尔系数与温度关系的分析指出,对于较纯样品,硼受主能级的电离能为0.045eV,磷施主能级为0.045eV,在载流子浓度为10¹⁸—10¹⁹cm^-3时发现了费米简并,对载流子浓度为2×10¹⁷—1×10¹⁸cm^-3的p-Si及5×10¹⁷—4×10¹⁸cm^-3的n-Si观察到了杂质电导行为。从霍尔系数与电导率计算了非本征的霍尔迁移率。在100°—300°K间,晶格散射迁移率μ满足关系式AT^-a,其中A=2.1×10⁹,α=2.7(对空穴);或A=1.2×10⁸,α=2.0(对电子)。另外,根据我们的材料(载流子浓度在5×10¹¹—5×10²⁰cm^-3间),分别建立了一条电阻率与载流子浓度及电阻率与迁移率的关系曲线,以提供制备材料时参考之用。     

金原子团簇的分频散射光谱研究

液相金原子团簇是一种非线性光学介质.它在580nm处产生一个最强共振散射峰.当激发波长为290nm(1.03×10¹⁵Hz)时,液相金原子团簇在580nm(1/2×1.03×10¹⁵Hz)和870nm(1/3×1.03×10¹⁵Hz)分别产生一个1/2分频和1/3分频散射峰;当激发波长为580nm(5.02×10¹⁴Hz)时在290nm(2×5.02×10^-14Hz)和870nm(2/3×5.02×10¹⁴Hz)分别产生一个2倍频和2/3分频散射峰;当激发波长为870nm(3.34×10¹⁴Hz)时在580nm(3/2×3.34×10¹⁴Hz)和290nm(3×3.34×10¹⁴Hz)分别产生一个3/2分频和3倍频散射峰.分频散射和倍频散射峰与共振散射峰具有相似的散射行为.从激励光与液相金原子团簇相互作用的运动方程出发,根据傅氏变换理论,较好地解释了液相金原子团簇产生的一些非线性散射光谱.     

电子束在VO2薄膜中引起的价态、相结构和光学性能的改变

 利用能量为1.7MeV, 注量分别为1.25×10¹³/cm², 1.25×10¹⁴/cm², 1.25×10¹⁵/cm²的电子束辐照VO₂薄膜,采用XPS, XRD等测试手段对电子辐照前后的样品进行分析,并研究了电子辐照对样品相变过程中光透射特性的影响。结果表明电子辐照引起VO₂薄膜中V离子出现价态变化现象,并使薄膜的X射线衍射峰发生变化。电子辐照在样品中产生的这些变化显著改变了VO₂薄膜的热致相变光学特性。     

基于CaF2靶样的加速器质谱测量生物样品中41Ca的方法研究

为满足⁴¹Ca生物示踪样品测量的需要, 在北京HI-13串列加速器质谱(Accelerator Mass Spectrometry, AMS)系统上建立了以CaF₂为靶样的⁴¹Ca AMS分析方法.生物样品和⁴¹Ca标准样品经过化学分离和纯化, 制备成CaF₂作为靶物质. AMS测量⁴¹Ca时, 离子源引出CaF₃-负离子, 膜剥离后的电荷态选择为7⁺态, 加速器端电压选定为8.5MV, 用充有140mbar P10气体的多阳极电离室探测⁴¹Ca. 结果显示探测器可实现对⁴¹Ca与同量异位素干扰⁴¹K的分辨, 粒子谱中⁴¹K的计数率很低,对⁴¹Ca不形成干扰. 对制备的4个标准样品(⁴¹Ca/⁴⁰Ca在1.785×10^－8—1.750×10^－10范围)的测量结果显示⁴¹Ca/⁴⁰Ca绝对测量值与标称值之间的线性关系良好(r²=0.997),经⁴¹Ca/⁴⁰Ca为1.785×10^－8的标准样品归一化后, S2, S4两个标样的测量值与标称值吻合较好, 但标样S3的测量值与标称值有较大偏离. 估计生物样品的⁴¹Ca/⁴⁰Ca本底值低于8.2×10^－13.     

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。     

80—500°K间InSb的电导率、霍尔效应及磁阻效应

文中报导了80—500°K间n型及p型InSb的电导率、霍尔系数及磁阻效应的测量,所用样品的杂质含量(补偿后)为4×10¹³—7×10¹⁷cm^-3。由结果的分析得出InSb的本征载流子浓度、禁带宽度及电子迁移率等数值,讨论了电子的散射机构以及强磁场下磁阻与磁场强度成一次方正比关系的可能原因。     

离子注入ZnO薄膜的拉曼光谱研究

室温下,用80 keV N⁺和400 keV Xe⁺离子注入ZnO薄膜,注入剂量分别为5.0×10¹⁴—1.0×10¹⁷/cm²和2.0×10¹⁴—5.0×10¹⁵/cm².利用拉曼散射技术对注入前后的ZnO薄膜进行光谱测量和分析,研究了样品的拉曼光谱随离子注入剂量的变化规律.实验结果发现,未进行离子注入的样品在99,435 cm<     

鋼鐵中碳、氮的擴散、脱溶和沉澱

一般认为钢的变脆例如蓝脆和回火脆都与钢中的扩散和沉淀有关系。本文尝试用内耗测量的方法研究碳与氮在α-铁及碳素钢中的扩散、脱溶和沉淀,从而进一步地了解钢的变脆的机构。实验的结果指出,碳在α-铁中的扩散不受自身浓度、合金元素和沉淀历史的影响。氮的情形与碳显著不同,合金元素使氮的扩散变慢,在沉淀初期使氮的扩散加速。较有系统地研究了碳、氮在加工后的α-铁中脱溶时所引起的内耗峰(当振动频率约为每秒1周时出现在250℃左右),发现了高温淬火在含碳或氮较多的试样中所产生的内应力也可以引起这个内耗峰。实验指出:①这个脱溶内耗峰的出现条件与钢的蓝脆的出现条件相同,都是一种应变时效或淬火时效的现象;②与这个内耗峰有关的碳、氮是处于原子的状态。这些联系使我们认为钢的蓝脆是一种应变脱溶或淬火脱溶的过程,是由于原子状态的碳或氮聚集于钢中的内应力区域或晶体缺陷(例如原子脱节)中所引起来的。关于这方面的深入研究正在继续进行中。根据本实验及以前关于钢铁中碳氮的扩散、脱溶和沉淀所得的结果,对于钢的回火脆的机构也提出了一种初步的看法。回火脆是一种回火沉淀的过程,引起回火脆的沉淀似乎是氮化物而不是碳化物。     

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。     

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。     

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。     

Investigations on the cold-work peak of hydrogen in iron by means of the magnetic after-effect

The magnetic after-effect of hydrogen-charged iron was investigated in the temperature range between 77 and 200 K. The hydrogen cold-work peak, known so far only from internal friction measurements, has been observed at about 130 K together with a less pronounced relaxation peak at 80 K. The activation energy of ∼0.29 eV, determined for the cold-work peak, is explained by a thermally activated motion of dislocations, the cores of which are closely decorated by a condensed atmosphere of hydrogen atoms.     

多晶纯铁的高温蠕变及加碳的影响

用99.95％的多晶纯铁作了从350°-525℃的扭转微蠕变及应力弛豫试验,所得结果的概貌与以前用多晶纯铝所得的基本上相同。从蠕变曲线上可以看出这蠕变是由两部分组成的:第一部分是在较低温度或较短时间内发生的,第二部分是在较高温度或较长时间内发生的。第一部分的蠕变是有限的,是由于晶粒间界的粘滞性滑移所引起。根据微蠕变及应力弛豫测量的结果,这一部分蠕变所包含的激活能是78,000±4,000卡/克分子。这个激活能(晶粒间界滑移激活能)的数值与纯铁自扩散的激活能很相近,表示晶粒间界与晶粒内部对于原子迁移的基本过程而言并没有显著的差异。加碳于纯铁中对于这两部分的蠕变都有显著的影响。最值得注意的结果是含碳量少到0.0004％时已经使晶粒间界的粘滞性滑移受到显著的阻碍。这些发现在控制金属高温蠕变的问题上指出一个一般性的原则,对于以前所提出来的晶粒间界空穴模型也提供了一些新的实验证据。根据加碳的实验结果,对于第二部分高温蠕变的机构也提出了一个初步的看法,这蠕变所包括的基本过程可能是晶粒内部的空穴中的原子重新排列。     

碳在面心立方系合金钢与金屬中微扩散所引起的内耗峰

用扭摆作内耗测量,发现了几种面心立方系合金钢(18/8型不锈钢及高锰钢)中含碳可以引起内耗峰。当振动频率约为每秒1周时,峰的巅值温度在200-300℃之间。当钢中固溶体的碳量增多时,内耗峰升高而峰的位置移向低温,当钢中所含的碳因回火而发生沉淀时,内耗峰降低而峰的位置移向高温。把内耗方法所测得的激活能、弛豫时间和由此计算所得的扩散系数与资料上所载的碳在面心立方系的钢中宏观扩散的数据相比较,指出所观测的内耗峰确是由于碳在钢中的微扩散所引起来的。用同样的实验方法也发现了碳在镍铝合金及在纯镍中由于微扩散而引起的内耗峰。这些实验指出,碳在面心立方系晶体中微扩散而引起内耗峰这件事实,可能是一种普遍的现象。