-.z.材料的耗及表征——缺陷的耗表征——點(diǎn)缺陷的耗——零維缺陷標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)bcc中的間隙點(diǎn)缺陷是零維缺陷，一種為根本點(diǎn)缺陷：如自間隙和外來(lái)間隙、空位、替代原子等，另一類(lèi)稱(chēng)復(fù)合點(diǎn)缺陷：如間隙原子對(duì)、替代-間隙原子對(duì)、空位對(duì)、空位-間隙對(duì)等。在無(wú)外力時(shí)，這些點(diǎn)缺陷處于無(wú)序分布狀態(tài)，施加外力時(shí)，晶體學(xué)位置的能量狀態(tài)出現(xiàn)差異，點(diǎn)缺陷將重新分布，稱(chēng)為應(yīng)力有序。交變應(yīng)力作用下，缺陷的這種應(yīng)力有序過(guò)程是一種微擴(kuò)散行為。由弛豫時(shí)間和擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系可求出D：這里τ是弛豫時(shí)間，H為擴(kuò)散激活能?！?〕體心立方金屬中的間隙原子耗——Snock峰在α-Fe中，應(yīng)力誘發(fā)碳，氮等間隙原子微擴(kuò)散是C，N在α-Fe中八面體間隙的應(yīng)力感生有序引起，稱(chēng)Snock峰，是斯諾克在20世紀(jì)40年代首先發(fā)現(xiàn)，并給與解釋。其峰高與間隙原子數(shù)n成正比，如果發(fā)生沉淀，峰高隨至下降，峰高反比于沉淀量，可推測(cè)沉淀機(jī)制，可研究間隙原子在bcc金屬中的溶解度脫溶沉淀的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。圖11.2-13顯示間隙原子在bcc晶體中處于八面體〔虛線(xiàn)〕的中心1處，應(yīng)力作用下，間隙原子可從或的位置來(lái)回跳動(dòng)，產(chǎn)生Snock峰。體心立方金屬中各種間隙原子的斯諾克弛豫的參數(shù)列于表11.2-1中。體心立方金屬中各種間隙原子的斯諾克弛豫的參數(shù)①〔2〕體心立方中的替代—間隙原子對(duì)的耗——復(fù)合點(diǎn)缺陷Snock峰在α-Fe中參加Mn，Cr，Mo，V，Ti等置換原子，使N于這些置換原子成為偶極子，或稱(chēng)s-i對(duì)的點(diǎn)缺陷，也可引起s-i弛豫峰，由于其結(jié)合能比Fe-N高，故其Snock峰的峰溫和激活能高于Fe-N。見(jiàn)表11.2-2。α-Fe合金中N的s-i弛豫峰間隙原子與位錯(cuò)的結(jié)合能為0.5eV，所以V，Ti參加可于位錯(cuò)爭(zhēng)奪間隙原子，阻止Cottrell氣團(tuán)的形成。〔3〕沉淀動(dòng)力學(xué)的研究Fe-0.84%〔原子分?jǐn)?shù)〕Ti-N系統(tǒng)在低的N濃度時(shí)，在380℃顯示一個(gè)Ti-N原子對(duì)的Snock峰，隨N濃度的升高，在240℃另一個(gè)耗峰顯示，被認(rèn)為是Ti-2N的復(fù)合峰。在保持380℃峰的條件下，經(jīng)等溫時(shí)效，發(fā)現(xiàn)380℃峰降低和最終消失，并在120℃出現(xiàn)另一個(gè)耗峰，經(jīng)電鏡檢查，試樣中已有TiN化合物析出，可見(jiàn)120℃與TiN化合物析出有關(guān)。利用380℃耗峰的消長(zhǎng)我們可以研究TiN化合物的預(yù)沉淀動(dòng)力學(xué)。在450℃時(shí)效不同的時(shí)間，380℃峰隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸下降，如圖11.2-14所示?！妗睺-N〕耗峰的變化按照Wert經(jīng)歷方程C〔t〕/Co=e*p[-〔Dt/A〕n]〔11.2-43〕式中，C〔t〕為母相在t時(shí)刻間隙N原子的濃度，Co為原溶質(zhì)濃度，D是擴(kuò)散系數(shù)，A為Avrami指數(shù)。由于正比于C〔t〕，則有按[對(duì)lgt在不同的時(shí)效溫度作圖表示在圖11.2-15。ZC>對(duì)lgt關(guān)系得到n～1.5。由于該沉淀相的形貌類(lèi)似與調(diào)幅構(gòu)造，并在后期長(zhǎng)大有t3關(guān)系，對(duì)期相變機(jī)制是否屬Spinodal分解不能確定，現(xiàn)的到n～1.5的動(dòng)力學(xué)指數(shù)，對(duì)照Spinodal分解的動(dòng)力學(xué)解可見(jiàn)，其n=1，因而此沉淀過(guò)程必非Spinodal分解，而是形核長(zhǎng)大的沉淀過(guò)程?！?〕置換原子引起的耗——Zener峰1943年曾納〔Zener〕首先在單晶α-黃銅〔Cu70Zn30〕中以620Hz頻率在400℃處發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的耗峰，具有弛豫峰的性質(zhì)，其弛豫激活能為1.5eV。以后諾維克〔Nowick〕在α-AgZn單晶合金中的[111]方向，以500Hz彎曲振動(dòng)法測(cè)量，獲更為明顯的類(lèi)似的Zener峰，如圖11.2-16所示，圖中曲線(xiàn)上的數(shù)字是合金成分Zn的摩爾分?jǐn)?shù)。]方向耗類(lèi)似的峰在體心立方、面心立方和密排六方等20種置換固溶體合金和離子固溶體中普遍存在。由于Zener峰靠近晶界峰，通常要用單晶來(lái)測(cè)量。因?yàn)閱蝹€(gè)原子的置換不破壞對(duì)稱(chēng)性，應(yīng)無(wú)耗，Zener認(rèn)為是由溶質(zhì)原子對(duì)產(chǎn)生畸變，無(wú)應(yīng)力時(shí)為無(wú)序排列，有應(yīng)力時(shí)可再取向，產(chǎn)生應(yīng)力感生耗。理論得到弛豫強(qiáng)度∝n2，此點(diǎn)與試驗(yàn)一致，可用于研究擴(kuò)散，求激活能，沉淀過(guò)程等。Zener峰亦是置換原子對(duì)的復(fù)合點(diǎn)缺陷耗峰?！?〕面心立方晶體中的間隙原子耗——Rozin峰1953年洛辛〔Rozin〕和芬爾斯坦〔Finkelshtein〕用1Hz低頻在含碳〔0.30%〕Cr25Ni20奧氏體鋼中發(fā)現(xiàn)300℃和650℃處存在二個(gè)耗峰〔圖11.2-17〕。在氫氣中退火碳含量從0.3%下降到0.08%，如碳完全脫除，300℃峰消失。故300℃峰應(yīng)由固溶體中碳間隙原子所引起。650℃回火后二個(gè)耗峰開(kāi)場(chǎng)下降，到800℃回火300℃和650℃都峰降到最低，以后隨回火溫度升高，峰值升高，達(dá)1200℃回火后二個(gè)峰又恢復(fù)到原來(lái)高度，原因是800℃前碳化物析出，使固溶體中的碳含量下降，300℃峰下降，而800℃回火后，碳化物重新溶解，固溶體中的碳含量也隨之增加，300℃亦隨之升高。650℃峰可證明是由晶界的黏滯流動(dòng)所引起〔見(jiàn)非共格的晶界耗〕。Hz〕在面心立方的Cr18Ni8不銹鋼、Fe-18.5%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn、Fe-25.4%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn、Fe-36%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn高錳鋼、鎳鋁合金及純鎳中都發(fā)現(xiàn)間隙原子在面心立方中引起的耗，也發(fā)現(xiàn)耗峰高與C的溶解量〔重量百分?jǐn)?shù)〕成線(xiàn)性關(guān)系的規(guī)律，說(shuō)明Rozin峰是表征面心立方中間隙原子引起微擴(kuò)散的一個(gè)普遍的規(guī)律。面心立方晶胞的中間位置的間隙原子有對(duì)稱(chēng)的畸變，通常不能由應(yīng)力有序產(chǎn)生耗，但由于合金元素和空位在間隙位置周?chē)拇嬖冢M成一種復(fù)合點(diǎn)缺陷，造成畸變的不對(duì)稱(chēng)，則在應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)力有序過(guò)程，從而引起耗。綜上所述，點(diǎn)缺陷引起耗的根本條件是：缺陷在晶體部引起不對(duì)稱(chēng)的畸變，在外應(yīng)力作用下，通過(guò)點(diǎn)缺陷的微擴(kuò)散，缺陷的應(yīng)力有序，產(chǎn)生弛豫型的耗。材料的耗及表征——缺陷的耗表征——線(xiàn)缺陷〔位錯(cuò)〕的耗——一維缺陷耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)〔1〕博多尼〔Bordoni〕峰的特征1949年博多尼〔P.G.Bordoni〕首先以40Hz頻率，測(cè)量了冷加工面心立方金屬〔Cu，Ag，Al，Pb〕從4K至室溫圍的耗，在80K處發(fā)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的隨頻率升高而峰溫向高溫移動(dòng)的穩(wěn)定的耗峰。圖11.2-18是銅單晶受不同變形的耗情況。銅單晶不同應(yīng)變下的耗其特征為：1〕單晶，多晶，高純金屬都有，故與點(diǎn)缺陷無(wú)關(guān)。2〕Q-1隨變形量而增加。3〕低溫退火峰高略有下降，經(jīng)高于再結(jié)晶溫度退火后，此峰消失。4〕低應(yīng)變Q-1與應(yīng)變無(wú)關(guān)；高應(yīng)變Q-1與應(yīng)變有關(guān)。5〕雜質(zhì)，輻照，時(shí)效使Q-1下降，峰溫TP降低。6〕頻率增加，TP增加，有弛豫型特征。7〕峰寬，說(shuō)明非單一的弛豫。8〕存在低溫側(cè)的次峰和高溫側(cè)二個(gè)峰。〔2〕位錯(cuò)耗的本質(zhì)實(shí)驗(yàn)顯示，不管是否存在波多尼峰，對(duì)所有的金屬在低溫和中溫都可以測(cè)量到隨溫度升高而增大的耗，這是位錯(cuò)對(duì)背景耗的奉獻(xiàn)。對(duì)各溫度下退火的純銅單晶背景耗與應(yīng)變振幅的關(guān)系測(cè)量如圖11.2-19顯示，可見(jiàn)在低振幅下，背景耗與振幅無(wú)關(guān)，而在高振幅下，背景耗與振幅有關(guān)。此情況顯示，背景耗由二種不同的機(jī)制。因此通常把耗分成兩個(gè)分量：δ=δ1＋δH〔11.2-46〕從圖11.2-19還可看出，隨溫度升高，背景耗升高，同時(shí)與振幅有關(guān)耗的起始振幅隨之減少，δH分量提前產(chǎn)生?！?〕K-G-L理論此理論由科勒〔Koehler〕提出，后由格拉那托〔Granato〕和呂克〔Lucke〕完全，至今是分析位錯(cuò)耗的根本理論?？捎蓤D11.2-20來(lái)說(shuō)明。應(yīng)力初期，位錯(cuò)從釘扎初期的a→b→c，如應(yīng)力不超過(guò)c的圍，則是阻尼共振型的，弛豫的和與振幅無(wú)關(guān)的耗；當(dāng)應(yīng)力處于c→d→e時(shí)位錯(cuò)從釘扎處脫釘，此時(shí)如應(yīng)力消失，位錯(cuò)收縮，沿d→e→f→a重新被釘扎，這種情況下的耗是靜滯型的，與振幅有關(guān)?！?〕δ1和δH的計(jì)算按在交變應(yīng)力下強(qiáng)迫阻尼振動(dòng)，式〔11.2-27〕可寫(xiě)成式中，ξ為沿*方向?qū)ζ淦胶馕恢玫奈灰?，A為單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線(xiàn)的有效質(zhì)量，第一項(xiàng)代表慣性力，B為阻尼系數(shù)，第二項(xiàng)為阻尼，C是位錯(cuò)的線(xiàn)力，第三項(xiàng)則代表回復(fù)力，b是柏氏矢量，σ是作用在滑移面上的切應(yīng)力。1〕低應(yīng)變局部δ1由式〔11.2-48〕確定式中，d=B/A，為共振頻率，l為位錯(cuò)釘扎長(zhǎng)度，A是位錯(cuò)總長(zhǎng)，，，〔b=Fo/σo〕，銅單晶耗與應(yīng)變振幅的關(guān)系外應(yīng)力增大和減小情況下釘扎位錯(cuò)的脫釘和回復(fù)的過(guò)程2〕高應(yīng)變局部δH與振幅有關(guān)，以位錯(cuò)脫釘點(diǎn)缺陷模型解釋?zhuān)赃t滯回線(xiàn)的面積△W方法計(jì)算。，Ld是弱釘間距的平均值，C2=Γ/G=Kbη/Ld，K是彈性常數(shù)的各向異性和樣品取向有關(guān)因子。材料的耗及表征——缺陷的耗表征——界面耗——二維缺陷耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)〔1〕非共格晶界耗用低頻扭擺法測(cè)量退火純鋁〔99.99%Al〕多晶耗，在285℃附近獲得一個(gè)耗峰，用單晶測(cè)量則無(wú)此峰。此峰的激活能為34kcal/mol〔1.5eV〕，與Al擴(kuò)散激活能相等，說(shuō)明是一種受鋁擴(kuò)散控制的弛豫峰。晶界耗峰是弛豫型耗，由晶界的黏滯引起。與單晶相比，多晶的模量在晶界耗峰的溫度圍，有顯著的下降，這是滯彈性行為的特征。圖11.2-21是鋁單晶和多晶在0.8Hz下的耗隨溫度的變化；圖11.2-22是其模量的變化。Al的晶界耗Al的單晶和多晶的模量這種晶界峰在許多不同構(gòu)造的純金屬中都可見(jiàn)到，如Cu〔fcc〕，F(xiàn)e〔bcc〕，Mg〔hcp〕等，是一個(gè)普遍存在的峰，峰溫均接近在結(jié)晶溫度，激活能等于或低于自擴(kuò)散激活能，顯示對(duì)晶界上的雜質(zhì)很敏感。圖11.2-23是幾種純金屬的晶界耗峰的測(cè)量結(jié)果。幾種金屬的晶界耗對(duì)晶界耗的測(cè)量，可用于研究晶界強(qiáng)度及合金元素對(duì)晶界的作用，如Mo中加人O，N，C使峰溫下降，激活能H下降，晶界結(jié)合力降低，外表能降低，晶間強(qiáng)度下降，使晶界變脆等。晶界弛豫耗峰是晶界具有黏滯性的有力證據(jù)，對(duì)晶界激活能的測(cè)量有助于晶界強(qiáng)度的了解，特別在合金元素對(duì)晶界的作用。例如鉬中含少量的氧、氮或碳等元素時(shí)，引起合金晶界峰的峰溫和激活能都比純晶界峰要小，而且激活能大小的次序和引起脆化的程度有一定的聯(lián)系，激活能越小的越脆，可能是激活能越小，晶界的結(jié)合力和外表能越低，即晶間強(qiáng)度越低，使裂縫在晶界容易生成引起脆斷。而在鐵中存在碳時(shí)，鐵碳合金的晶界峰激活能為85cal/mol，比純鐵的晶界峰的激活能49kcal/mol大1倍，鐵碳合金不顯示脆性。這些說(shuō)明，晶界耗的測(cè)量可以用于表征晶界的脆性?！?〕共格界面的耗Worrell用電磁激發(fā)共振發(fā)，測(cè)得Cu-88%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn的fct馬氏體相變后的孿晶，700Hz下在0℃附近存在一個(gè)10-2數(shù)量級(jí)的耗峰。退火后孿晶不斷消失，Q-1不斷下降，解釋為孿晶界面上點(diǎn)缺陷的釘扎，類(lèi)似于位錯(cuò)釘扎。Mn-Cu合金的耗與模量圖11.2-24是該合金的低頻耗下，耗和模量隨溫度變化的情況，在-150～225℃的溫度圍顯示二個(gè)耗峰，-75℃峰的峰穩(wěn)隨頻率從0.1Hz、0.5Hz、2.5Hz變化而向高溫方向移動(dòng)，具有典形的弛豫耗性質(zhì)，通過(guò)頻率變化按節(jié)所述，可得到的激活能在0.50～0.63eV之間，是孿晶界產(chǎn)生的耗。另一個(gè)耗峰在溫度170℃附近，峰溫不隨頻率而移動(dòng)，峰高卻歲頻率的升高而下降，該峰處于馬氏體相變溫度，是相變引起的耗，將在已后的第6節(jié)中討論。孿晶晶的高阻尼性質(zhì)已在機(jī)械、儀器和艦艇的消震中得到廣泛的應(yīng)用，Mn-Cu合金的螺旋漿可使?jié)撏У脑肼暯档?～5dB，大大提高了潛艇的作戰(zhàn)能力。類(lèi)似的孿晶耗峰在Mn-Fe，Mn-Ni-Cu-Au，F(xiàn)e-Pt，Co-Pt，Cr-Mn，In-Th和鈦酸鋇瓷等材料中存在。孿晶阻尼峰的測(cè)量已成為表征材料孿晶高阻尼性質(zhì)的根本而必需的手段。材料的耗及表征——相變耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)相變耗從廣泛意義上來(lái)看是一種更為普遍的材料性質(zhì)。如前所述，耗是晶體中缺陷的表征，第5節(jié)所述的點(diǎn)缺陷，線(xiàn)缺陷和面缺陷都顯示了耗的性質(zhì)，而本節(jié)所要討論的相變耗，本質(zhì)上也是缺陷的表征，與上面的靜態(tài)缺陷相對(duì)應(yīng)，我們可以將相變耗看作為動(dòng)態(tài)缺陷反響的耗，是缺陷在運(yùn)動(dòng)中的能量的吸收材料的耗及表征——相變耗——一級(jí)相變的耗——相變耗特征和理論標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)〔1〕瞬態(tài)耗1〕特征dM/dt=dM/dTdT/dt，一定的T下，dM/dT=常數(shù)，當(dāng)時(shí)，，很快降到穩(wěn)態(tài)水平。2〕理論Belko模型—與成核有關(guān)，外應(yīng)力改變臨界核心的大小與能量U，σ方向與相變時(shí)原子間相對(duì)位移方向一致，作正功，使形核功減少。U=U〔T〕-βaσ〔11.2-52〕這里β為臨界核心的體積，a相變時(shí)常數(shù)的非彈性應(yīng)變，形核率：N〔U〕單位體積的核心數(shù)，，為平均形核時(shí)間，當(dāng)σ很小時(shí)可解得：τo為無(wú)外力時(shí)的形核時(shí)間。No〔U〕是無(wú)外力是的核心數(shù)，以σ=σoeiωt代入，忽略二次小項(xiàng)可得外應(yīng)力引起核密度變化：?jiǎn)挝粫r(shí)間轉(zhuǎn)變：，V是馬氏體平均體積。由外應(yīng)力誘發(fā)常數(shù)的非彈性應(yīng)變3〕結(jié)論Belko模型與軟模無(wú)關(guān)，僅與形核率有關(guān)。〔2〕穩(wěn)態(tài)耗用階梯變溫法，在測(cè)量溫度保持，可得穩(wěn)態(tài)耗，非熱彈性的，而熱彈性的較高?？梢?jiàn)與軟模有關(guān)，與界面有關(guān)。1〕特征①熱循環(huán)使提高，Au-47.5at%Cd合金，熱循環(huán)6～7次，發(fā)現(xiàn)馬氏體晶粒變細(xì)，界面增多。②與頻率f無(wú)關(guān)，是靜滯后型耗。③小振幅是類(lèi)似位錯(cuò)，與頻率有關(guān)；中間振幅與頻率無(wú)關(guān)；高振幅時(shí)又與頻率有關(guān)。④對(duì)熱彈性合金，對(duì)應(yīng)耗峰溫，模量極小。2〕理論①Dejoughe模型，加上應(yīng)力誘導(dǎo)相變項(xiàng)σC是馬氏體誘發(fā)的臨界應(yīng)力。②界面位錯(cuò)弦振動(dòng)模型③界面位錯(cuò)與雜質(zhì)模型④位錯(cuò)釘扎模型C2=Γ/μ，μ為切變模量3〕結(jié)論與軟模有關(guān)。材料的耗及表征——相變耗——一級(jí)相變的耗——馬氏體相變耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)圖11.2-25是Fe-17.5%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn合金的升降溫過(guò)程的耗，90℃附近的峰是馬氏體相變峰，180℃附近的是馬氏體逆相變峰。以180℃峰隨成線(xiàn)性的關(guān)系〔圖11.2-26〕，為瞬態(tài)耗，在縱坐標(biāo)局部的截距反映了它的穩(wěn)態(tài)耗。這種耗現(xiàn)象在許多純金屬和合金〔如Co，Zr，In-Tl，Mn-Cu，NiTi〕以及多種貴金屬的β合金中都存在。%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕Mn合金升降溫耗ZA>的關(guān)系材料的耗及表征——相變耗——一級(jí)相變的耗——18Cr2Ni4WA鋼貝氏體相變耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)18Cr2Ni4WA鋼的Ms溫度是317℃，從880℃奧氏體溫度后以0.7℃/s和0.5℃/s二種速率連續(xù)冷卻過(guò)程中的耗測(cè)量如圖11.2-27所示，冷卻過(guò)程中顯示二個(gè)耗峰，低溫峰與馬氏體相變溫度相對(duì)應(yīng)，而高溫側(cè)的峰是貝氏體在連續(xù)冷卻中的相變峰。當(dāng)冷卻速度從0.7℃/s降低0.5℃/s時(shí)，馬氏體相變峰溫不變，但峰高低降，符合瞬態(tài)耗的規(guī)律。貝氏體相變峰溫從400℃升高到430℃，這能和鋼的貝氏體連續(xù)冷卻動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)很好的對(duì)應(yīng)。Hz〕從880℃奧氏體溫度淬火到100～450℃貝氏體相變溫度區(qū)等溫測(cè)量耗隨時(shí)間的變化如圖11.2-28所示，雖是條件但由于貝氏體是等溫相變，相變?cè)诘葴貤l件下形核和長(zhǎng)大。與等溫動(dòng)力學(xué)曲對(duì)照，該鋼在325℃的貝氏體等溫相變的孕育期是最短的，等溫耗的峰高亦最高。可見(jiàn)對(duì)等溫相WA鋼貝氏體等溫耗變的耗來(lái)說(shuō)，耗峰高與孕育期和等溫溫度下的形核率有關(guān)。等溫相變的孕育期越短，相變的形核率越大，隨時(shí)間變化的等穩(wěn)耗曲線(xiàn)峰值出現(xiàn)的時(shí)間越短和其峰值也越高。等溫相變耗和孕育期的關(guān)系可圖示的表示為圖11.2-29。按等溫相變耗與形核率和孕育期的關(guān)系，可以假定等溫相變耗這里單位體積母相的耗，是形核區(qū)核心單位體積耗，J*是單位時(shí)間的形核率J*=BNe*p〔-△G/KT〕e*p〔-τ/t〕〔11.2-65〕式中，τ為孕育期；t為等溫時(shí)間；△G為形核激活能；T為等溫溫度；K為玻爾茲曼常數(shù)；B為常數(shù)；N為形核率。N=Noe*p〔-Ct〕〔11.2-66〕C是常數(shù)，將式〔11.2-65〕和式〔11.2-66〕代入式〔11.2-64〕可得當(dāng)，耗到達(dá)最大值在其他的等溫相變的材料中同樣可以見(jiàn)到類(lèi)似的規(guī)律，如Cu-Zn-Al和Ag-Cd合金的等溫貝氏體相變。材料的耗及表征——相變耗——一級(jí)相變的耗——相變耗的應(yīng)用標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)相變耗可以表征材料相變的溫度，材料的組織構(gòu)造，是研究相變機(jī)理和開(kāi)發(fā)新材料的有力手段。Cu-Zn-Al合金β相在高溫為A2構(gòu)造，在抑制α脫溶的冷卻中轉(zhuǎn)變?yōu)锽2或DO3構(gòu)造，進(jìn)一步冷卻相應(yīng)成為9R和18R馬氏體，如直接從A2淬火得到B2相對(duì)應(yīng)的9R馬氏體，而在Ms點(diǎn)以上分級(jí)等溫則得到DO3和其后的18R馬氏體。等溫耗峰值出現(xiàn)的時(shí)間〔a〕與等溫耗峰值與孕育期的關(guān)系〔b〕圖11.2-30是從800℃經(jīng)150℃油淬，等溫2min和等溫120min的耗和模量的變化。其組織為18R馬氏體構(gòu)造，顯示馬氏體相變峰TM≈72.5℃，其逆相變峰溫在此85.5℃，等溫時(shí)間短，耗峰寬，當(dāng)?shù)葴貢r(shí)間延長(zhǎng)到120min時(shí)，峰變乍，峰溫的位置不變。min當(dāng)淬火后立即上淬到100℃等溫30min測(cè)量耗的結(jié)果如圖11.2-31，該耗表征的構(gòu)造是9R馬氏體。min采用分級(jí)淬火，當(dāng)?shù)葴貢r(shí)間短時(shí)，在等溫溫度形成局部18R馬氏體后，在其后的冷卻過(guò)程中，未轉(zhuǎn)變完的B2則轉(zhuǎn)變成9R馬氏體，因此圖11.2-30a耗峰很寬，包含二種馬氏體正逆相變峰的復(fù)合峰，長(zhǎng)時(shí)間等溫，B2全部轉(zhuǎn)變?yōu)镈O3，進(jìn)而全部轉(zhuǎn)變?yōu)?8R馬氏體，顯然圖11.2-30b的耗峰是表征18R馬氏體構(gòu)造的耗。原來(lái)認(rèn)為9R馬氏體形狀記憶性能不佳，因淬火后保持了大量的空位，使9R馬氏體形成穩(wěn)定化，現(xiàn)采用了淬火后上淬方法，使淬火空位消失，馬氏體的正逆相變順利進(jìn)展，耗測(cè)量說(shuō)明，9R馬氏體的正逆轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間比18R的更小，因此它有更佳的溫度形狀記憶效應(yīng)。材料的耗及表征——相變耗——二級(jí)相變的耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)二級(jí)相變通常無(wú)相界面，在無(wú)應(yīng)力時(shí)不同取向的動(dòng)態(tài)疇均等，但在應(yīng)力下，有利的疇重排，造成非彈性應(yīng)變，引起耗。材料的耗及表征——相變耗——二級(jí)相變的耗——高溫超導(dǎo)的耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)以1.2節(jié)原理，用拉伸儀測(cè)量應(yīng)力-應(yīng)變〔σ-ε〕回線(xiàn)面積方法求Yba2

Cu3

O7-δ超導(dǎo)能量損耗△W/W〔耗〕隨溫度的變化，這種方法為低頻〔～0.01Hz〕，在TC〔92K〕附近發(fā)現(xiàn)Y1和Y2二個(gè)耗峰，改變加載去載的循環(huán)周期，相當(dāng)于改變頻率，結(jié)果這二個(gè)峰位不變，顯示與頻率無(wú)關(guān)，是典型的穩(wěn)態(tài)相變耗，歸因于晶格參數(shù)不同的二相界面在往復(fù)應(yīng)力作用下的運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖11.2-32所示。如采用千赫高頻則在TC附近會(huì)疊加另二個(gè)弛豫峰，但在200K寬峰〔Y3〕都出現(xiàn)。用脈沖回波法和聲外表波法測(cè)量的超聲衰減結(jié)果也類(lèi)似。-δ超導(dǎo)耗在BiSrCaCuO高溫超導(dǎo)中，可以得到類(lèi)似的三個(gè)耗峰，如圖11.2-33所示。用超聲脈沖回波重疊法測(cè)量并計(jì)算了BiSrCaCuO高溫超導(dǎo)單晶a-b面C11，C22，C12，C66和[及其隨溫度的變化，發(fā)現(xiàn)只有C′在相應(yīng)的B1，B2和B3峰溫處顯示極小，見(jiàn)圖11.2-34。顯示一種與軟模有關(guān)的類(lèi)相變，由于這種類(lèi)相變不在低TC或不超導(dǎo)的氧化物中，以至推測(cè)這種類(lèi)相變和超導(dǎo)電性有連系。BiSrCaCuO高溫超導(dǎo)耗BiSrCaCuO高溫超導(dǎo)彈性系數(shù)C′用靜電法〔0.8kHz〕測(cè)量Bi2

Sr2

Ca2Cu3O*高溫超導(dǎo)〔TC=104.5K〕耗曲線(xiàn)如圖11.2-35，發(fā)現(xiàn)正常態(tài)有一高背景的平臺(tái)，當(dāng)發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變時(shí)，耗突然徒降，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)正好與TC溫度相對(duì)應(yīng)。圖11.2-35中的a是正常態(tài)的耗，b是測(cè)量結(jié)果，〔2〕是非超導(dǎo)態(tài)的耗，〔3〕是其交流磁化率曲線(xiàn)。Tl2

Ba2

Ca2

Cu3

O*的測(cè)量結(jié)果也類(lèi)似。此高背景隨氧含量的降低而減小。由于載流子濃度與氧含量有關(guān)，因此推測(cè)，其耗與載流子有關(guān)。O*聲頻耗材料的耗及表征——相變耗——二級(jí)相變的耗——反鐵磁轉(zhuǎn)變的耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)反鐵磁轉(zhuǎn)變是一個(gè)二級(jí)相變，在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度，合金的磁化率為極大，電阻率極小，彈性模量顯示軟化。圖11.2-36是Fe-80.8Mn-5Cuat%合金的低頻耗和模量隨溫度的變化。以電阻法測(cè)定，該合金的TN～160℃，馬氏體相變溫度在室溫附近。圖中顯示0℃附近存在二個(gè)耗峰，可以證明低溫度的一個(gè)是孿晶峰，緊按其右邊的是馬氏體相變峰。反鐵磁轉(zhuǎn)變顯示模量的軟化，馬氏體相變點(diǎn)陣軟化程度更為劇烈。目前認(rèn)為，反鐵磁的耗與反鐵磁疇界的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，對(duì)Mn-61.5at%Fe〔TN=469K〕的模量測(cè)量顯示，C′=〔C11-C12〕/2在反鐵磁轉(zhuǎn)變點(diǎn)出現(xiàn)明顯的下降。由于反鐵磁轉(zhuǎn)變伴隨立方到四方的點(diǎn)陣畸變，這種點(diǎn)陣軟模出與二級(jí)轉(zhuǎn)變的聲模，還是一級(jí)點(diǎn)陣變化的聲模，尚待進(jìn)一步研究。Cu〔摩爾分?jǐn)?shù)〕合金耗材料的耗及表征——材料的其他耗——磁彈性耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)通常鐵磁材料的彈性阻尼要比非鐵磁材料高很多，這是因?yàn)槌话愕牟牧虾耐猓F磁材料還存在鐵磁損耗。這種磁彈性耗來(lái)源于：宏觀的渦流損耗，微觀的渦流損耗和與磁機(jī)械有關(guān)的損耗，前二種損耗不太大，最后的磁機(jī)械損耗很大，對(duì)高阻尼材料具有很大意義。在外應(yīng)力下，鐵磁體具有正磁致伸縮的磁化強(qiáng)度矢量將向拉應(yīng)力方向排列；而具負(fù)磁致伸縮的磁化矢量將向垂直方向排列。則在交變應(yīng)力下，將引起磁疇的再取向，從而出現(xiàn)應(yīng)力-應(yīng)變的滯后回線(xiàn)，圖11.2-37是軟磁鎳和鐵的磁機(jī)械滯后回線(xiàn)。這種耗的特征屬靜滯型，與頻率無(wú)關(guān)。在到達(dá)磁飽和情況下，不存在疇界的運(yùn)動(dòng)和磁矩的再取向，此時(shí)耗最小。圖11.2-38是鎳的相對(duì)磁化強(qiáng)度〔M/Ms〕與耗的關(guān)系，在M/Ms=1時(shí)，耗最小。軟磁鎳和鐵的磁機(jī)械滯后回線(xiàn)鎳的相對(duì)磁化強(qiáng)度與耗的關(guān)系目前工業(yè)上磁彈性耗的高阻尼合金已被廣泛的應(yīng)用，如1Cr13型鐵素體鋼，鎳鈷合金。材料的耗及表征——材料的其他耗——聚合物耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)聚合物材料，如聚苯乙烯，丁腈橡膠等，在低于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，力學(xué)性質(zhì)與玻璃相似，在稍高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，則顯示橡膠態(tài)，其力學(xué)行為介于黏性的液體和彈性體之間，稱(chēng)為"黏彈性〞在應(yīng)力的作用下，在自由結(jié)合鏈的均勻構(gòu)造中引起鏈段分布出現(xiàn)取向。當(dāng)應(yīng)力去除后，分子鏈回復(fù)到原狀。從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)之間有一個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)，隨溫度升高，模量急劇下降。同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)變耗峰，峰值溫度可以表征玻璃化溫度Tg，隨測(cè)量頻率的升高，Tg溫度升高。圖11.2-39是不同頻率下，PET聚和物的模量和耗隨溫度的變化。材料的耗及表征——材料的其他耗——熱流引起的耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)固體受熱膨脹，而在熱力學(xué)上，在絕熱膨脹時(shí)則固體變冷。在彎曲應(yīng)力下，固體的伸長(zhǎng)局部變冷，壓縮局部變熱，引起熱擴(kuò)散。熱擴(kuò)散是一個(gè)弛豫過(guò)程，附加的應(yīng)變必落后于應(yīng)力，引起弛豫型耗。理論計(jì)算的弛豫時(shí)間PET聚和物的耗和模量式中，μ為泊松比，cp和cv為等壓比熱容和等容比熱容，d為被測(cè)簧片的厚度，D為熱擴(kuò)散系數(shù)。圖11.2-40是退火α黃銅耗與頻率的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)值和式〔11.2-70〕的計(jì)算值符合很好。退火α黃銅耗材料的耗及表征——材料的其他耗——聲子弛豫標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)超聲波通過(guò)晶體，在ωτ<<1時(shí)，即熱聲子的弛豫時(shí)間遠(yuǎn)小于超聲波周期時(shí)，超聲波可近似為一靜態(tài)的周期性應(yīng)變場(chǎng)，由于非簡(jiǎn)諧彈性效應(yīng)，它將改變聲子模的頻率分布，熱聲子到達(dá)新的平衡是一個(gè)弛豫過(guò)程，從而伴隨應(yīng)變落后于超聲應(yīng)力，產(chǎn)生滯彈性耗。圖11.2-41是純硅<100>方向傳播的縱波和切波的超聲衰減與溫度的關(guān)系，溫度在20K以下，衰減很小，且和溫度無(wú)關(guān)，在50K以上，衰減隨溫度上升迅速增加，到100K以上，增速減慢。>方向超聲衰減材料的耗及表征——材料的其他耗——電子耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)超聲波與金屬，半導(dǎo)體和絕緣體中的電子都可產(chǎn)生耗。材料的耗及表征——材料的其他耗——電子耗——金屬中的電子耗標(biāo)簽:材料科學(xué)；工程材料—化學(xué)成分—分析；工程材料—物理性能試驗(yàn)收藏頂[0]發(fā)表評(píng)論(0)外應(yīng)力可使費(fèi)米面發(fā)生畸變，產(chǎn)生附加的應(yīng)變，但這種變化的弛豫時(shí)間很短。但是當(dāng)振動(dòng)頻率很高，到達(dá)MHz時(shí)，費(fèi)米面的形變將落后于點(diǎn)陣的形變，從而產(chǎn)生耗。這種耗在鉛、錫、銦的單晶中看到，當(dāng)溫度降到10K以下時(shí)，超聲衰減隨溫度下降而增加，當(dāng)溫度降低到超導(dǎo)態(tài)時(shí)，超聲衰減值又突然下降，說(shuō)明這種衰減與自由