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。     

高纯铝中的反常位错内耗

本文对高纯铝的应变时效内耗行为以及所表现出的振幅效应进行研究。在一定的扭转形变以后内耗表现出反常振幅效应,这一效应在较宽的温区都可观察到,但在完全退火或拉伸形变的试样中不出现。扭转形变的方式对振幅效应有影响。纯度越低,越不易观察到这一效应。本文认为反常振幅效应的出现归因于形变导致位错密度过高,位错可动的范围较小,从而消耗的能量不再随应力显著增大。室温下时效内耗的增大可能是形变引入的空位帮助位错滑移所引起的。 关键词：     

铝-0.5%铜合金中反常振幅效应内耗峰的进一步实验和位错弯结气团模型

用低频扭摆进一步研究了在Al-0.5％Cu合金中观察到反常位错内耗峯的条件。结果指出,对于完全退火的试样来说,需要有适当的冷加工量,但是对于高温淬火试样则不需要冷加工。用位错气团模型定性地解释了过去所观测到的表现反常振幅效应的时效内耗峯和温度内耗峯;同时指出,简单的气团模型在作定量的解释时,遇到了下述的困难:(i)在测量内耗所用的交变应力的作用下,位错线所能够拖着气团移动的距离太短。(ii)为了气团能够被位错拖着移动,组成气团的溶质原子必须具有比通常大很多个数量级的扩散系数。(iii)根据气团模型,从理论上计算出来的使位错拖着气团以临界速度而移动时,所需的临界应力比观测值大几百倍。提出了溶质原子沿着位错弯结而扩散的气团模型,这个改进模型能够初步解决上述困难,并能定性地解释所观测的结果。这个模型所依据的基本假设是,要观测到反常内耗现象,位错线上必须具有一定数目的弯结。要得到这种弯结,可以对于退火试样进行适量的冷加工,或者把试样从高温淬火。带着弯结的位错线能够通过弯结的沿边运动而实现垂直于位错线方向的移动。可以假定,气团只在弯结两端的直位错段处形成,在弯结本身上并不形成气团。在弯结的沿边振动的过程中,聚集在弯结两端的溶质原子可以沿着位错管道进行来回的短程扩散。已知沿着位错管道的扩散具有比在正常晶体点阵中扩散时大得多的扩散系数。     

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。     

镍碳固溶体在范性形变过程中的位错内耗

在小型拉力试验机上测量了含有不同碳量的镍在范性形变过程中的低频内耗,观察到当含碳量在某一适当范围以内时,内耗-应变曲线上出现了一系列的峯值。研究了不同热处理条件、预先冷加工以及测量温度对于这种内耗现象的影响。初步认为这一系列峯值是由于位错气团在形变过程中的更迭形成和解脱所引起的。     

铝铜合金在范性形变过程中的低频内耗

在小型拉力试验机上测量了几种铝铜和铝镁合金试样在拉伸形变过程中的低频内耗,观测到在内耗-应变曲线上出现一系列的跳跃现象。研究了测量温度和一些冶金因素对于这种跳跃现象的影响。实验结果指出,出现这种现象的温度范围与铝铜合金中出现台阶状或锯齿状应力-应变曲线的温度范围相对应。这表明,这种现象与在范性形变过程中所进行的应变时效过程有关,是由于位错气团在形变过程中的更迭形成和解脱所引起。 关键词：     

用声频方法观测到的Al-0.5wt%Cu合金中的反常内耗现象

Al-0.5wt％Cu合金在弯曲型强迫振动条件下,在声频(10²赫)范围内,在0℃及90℃附近分别观测到温度内耗峰,同时观测到振幅内耗峰。可以认为;它属于既有温度峰也有振幅峰的反常内耗现象,其可能的机制是位错拖曳点缺陷运动。 关键词：     

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。     

位错芯区扩散引起的非线性滞弹性内耗峰

若干年来,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隹错芯内的扩散，并且提出了根据位错弯结模型的物理图像。在70年代，Windler-Gniewek等根据弦模型对于位错芯内的扩散进行了理论计算，推导出描述内耗行为的数学表达式与我们的实验结果有许多相似之处。本文对于弦模型和弯结模型进行了对比，分析了位错芯内的纵向扩散和横向扩散所引起的内耗的非线性表现以及内耗峰温和峰高随着应变振幅和测量温度而变化的情况，进一步了我们发现的室温非线性内耗峰（非线性滞弹性内耗）是由于溶质原子在位错芯内扩散所引起的。 关键词：     

在铝镁合金的疲劳载荷过程中溶质原子与位错的交互作用

本文进行了淬火状态的、含0.52,0.91,3.46和5.15％Mg的铝合金的扭转疲劳试验,测定了相应的ΔE-N曲线和T_m-N曲线。实验结果指出,对于含镁量为0.52,0.91％的试样来说,当表面扭应变较小时,ΔE在起始时,随着应力循环数的增加而下降。当表面扭应变增大时,ΔE-N曲线始而变平,继而上升,直至达到一较高值才稳定下来。当试样中的含镁量为3.46％时,在扭应变不太大时,ΔE-N曲线的变化情况与Al-4％Cu合金的相象,不过当扭应变足够大时,ΔE起始时上升,并且经过一个峯值又下降。当含镁量增至5.15％时,ΔE-N曲线的表现已完全与Al-4％Cu合金的相象,在所用的最高表面扭应变下也并不表现出明显的峯值。对于所用的各种成分的试样来说,最大抗扭矩T_m起始总是上升的。上述结果都可以根据溶质镁原子在疲劳过程中渐渐进入位错,形成气团来解释。可以认为,在铝镁合金的情形,产生ΔE的因素以及影响ΔE的大小的因素,对于疲劳载荷的起始阶段来说,可能都主要是由于气团的作用。当含镁量较低时,对于足够高的表面扭应变来说,气团较为松动,位错能够拖着气团运动,从而需要作功,使ΔE和T_m都上升。但当合镁量较高时,或表面扭应变不太大时,在疲劳一起始就形成了能够对于位错起钉扎作用的足够浓的气团。继续进行疲劳时,进入位错的溶质原子将使位错的动性进一步降低,导致ΔE起始下降,T_m起始上升。此外,还对于经过不同时效处理的Al-0.52％Mg和Al-3.46％Mg合金进行了疲劳试验,观测到应变时效现象,这与上述的溶质原子气团模型相合。     

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：     

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-0.5wt%铜合金在低内耗时的反常振幅效应

用计算机控制的自动倒扭摆测量了轻度冷加工的铝-0.5wt%铜合金试样在室温(20℃)时效24小时后的自由衰减曲线。此时的内耗值虽然很低,但在逐次增加激发振幅进行内耗测量时也观察到一系列的振幅内耗峰。 关键词：     

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。     

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。