用内耗方法研究铜的蠕变断裂过程

在文献[1]关于工业纯铝研究的基础上,研究了工业纯铜在不同条件下蠕变过程中晶界内耗峰的变化,蠕变条件分为三类:(a)较高温度、较低应力;(b)中等温度、中等应力;(c)较低温度、较高应力;使试样分别发生晶间型、混合型和穿晶型的断裂。由晶界内耗峰的变化可以推知:在较高温度、较低应力的蠕变过程中,晶界强度变化不大;在中等温度、中等应力的蠕变过程中,晶界强度有一定程度的提高;在较低温度、较高应力的蠕变过程中,晶界强度则有比较显著的提高。这说明,在蠕变过程中,晶界强度是变化着的,在不同的蠕变条件下,晶界强化的程度不同,最终导致了不同类型的蠕变断裂。这对于“等强温度”概念是一个修正和补充。 关键词：     

晶界内耗研究的新进展

由不同取向差的纯Al双晶的内耗实验观察到,不同类型晶界的弛豫参量有明显差别.用耦合模型对内耗数据的分析表明,小角度晶界内耗的基本机制是位错攀移,而大角度晶界内耗的基本机制是晶界扩散.在此基础上,对多晶中晶界内耗的一些特征也作了解释.     

晶界内耗研究的新进展

由不同取向差的纯Al双晶的内耗实验观察到，不同类型晶界的弛豫参量有明屁差别。用耦合模型对内耗数据的分析表明，小角度晶界内耗的基本机制是位错攀移，而大角度晶界内耗的基本机制是晶界扩散。在此基础上，对多晶中晶界内耗的一些特征也作了解释。     

1993年第4期《物理》内容预告

中国物理学会固体耗与超声衰减专业委员会祝贺学部委员葛诞燧诞辰80周年专稿动态局域畸变引起的内耗(王业宁);晶界力学弛豫研究的新成就(张立德、朱爱武);位错晶界与点缺陷交互作用引起的非线性、非稳定和非德拜型弛豫的理论方向(孙宗琦);高温超导体中氧行为的内耗研究(陈廷国);镍钛台金的内耗(朱劲松);Cu-Zn-Al-Ma合金的预贝氏体相变研究(沈惠敏等);内耗方法在研究蠕变和蠕变断裂中的应用(孔庆平);钢铁中稀土合金化的内耗研究( 景文);固体内耗新模型和分形、混沌(王养璞等);聚合物力学弛豫谱及应用(张立德、李健);月龄对鸡肌腱内耗的影响…     

《物理》内容预告

1993年第4期 中国物理学会固体内耗与超声衰减专业委员会祝贺学部委员葛庭健教授诞辰80周年 专稿·晶界力学弛豫研究的新成就(张立德等);·高温超导体中氧行为的内耗研究 (陈廷国);·高温超导体磁通钉扎内耗的研究 (文亦汀);·聚合物力学弛豫谱及其应用(张立德等);·动态局域畸变引起的内耗(王业宁);·钢铁中稀土合金化的内耗研究(俄景文);·镍钦合金的内耗(朱劲松);.Cu一Zn一AI一Mn合金的预贝氏 体相变研究(沈惠敏等);·内耗方法在研究蠕变和蠕变断裂 中的应用(孔庆平);·固体的超声研究(胡建恺等);·固体内耗新模型和分形、涅沌(王养璞)…     

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。     

多晶石墨烯拉伸断裂行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同晶界对石墨烯拉伸力学特性及断裂行为的影响. 定义了表征晶界能量特性的新参量缺陷能, 并以此为基础分析了晶界结构的能量特性. 探讨了晶界对弹性模量和强度极限等的影响以及强度对晶界能量特性的依赖关系. 结果表明: 晶界能量特性可以间接反映晶界强度; 同时, 晶界中缺陷会使实际承载碳键数量小于名义承载碳键数, 从而在较大范围内影响弹性模量. 分析了不同晶界的断裂过程, 发现了裂纹扩展方向的强度依赖性: 低强度晶界主要是以碳键直接断裂为主要方式的沿晶断裂, 而高强度晶界通常是碳键直接断裂和Stone-Wales翻转过程交替进行下的穿晶断裂. 研究结果可为石墨烯器件的设计制造提供理论指导.     

晶界驰豫研究50年

文章综述了我国科学工作者５６０年来关于晶界驰豫研究的早期开拓和近期发展,前者包括扭摆内耗仪的民昌界内耗峰的发现和无序原子群晶界模型的提出,后者包括澄清了关于介内耗峰来源的争论,揭示限晶界弛豫具有一个临界温度,从而提出了一个适合于各种温度的综合的晶界模型,一个最重要的进展是关于竹节晶界内耗峰的发现与其机理的阐明,从而揭示了介附近的位错亚结构能够影响晶一身性质和结构,这对于研究多晶金属的力学性质提供了     

描述蠕变过程中内耗的四参量模型

实验表明:蠕变过程中的内耗兼有Maxwell二参量模型的性质和滞弹性三参量模型的性质。 本文提出一个用以描述蠕变过程中内耗的四参量模型。由此模型推导出的内耗表达式为 Q~(-1)=1/(ωτ_1) △(ωτ_2)/(1 ω~2τ_2~2),式中ω为测量圆频率,τ_1和τ_2分别为粘弹性内耗和滞弹性内耗的弛豫时间,△为弛豫强度。 这个内耗表达式可以满意地说明蠕变过程中内耗随时间的变化,以及内耗对蠕变速率、实验温度和测量频率的依赖关系。 文中还从微观上分析了四参量模型中各元件的物理本质。     

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。     

晶界力学弛豫研究的新成就

概括地介绍了近１０年来葛庭燧教授领导的中国科学院固体物理研究所内耗与固体缺陷开放研究实验室在晶界力学弛豫方面所做的大量的创造性工作，其中包括确证了晶界力学弛豫的来源，发现了低频高温范围若干新的力学弛豫现象和非线性效应，在晶界弛豫与晶界结构的联系上得到一些极有价值的实验结果．这是继１９４７年葛庭燧教授发现晶界内耗峰以来我国科学工作者对线性和非线性内耗研究领域发展作出的新的重大贡献。     

描述蠕变过程中内耗的四参量模型

实验表明:蠕变过程中的内耗兼有Maxwell二参量模型的性质和滞弹性三参量模型的性质。本文提出一个用以描述蠕变过程中内耗的四参量模型。由此模型推导出的内耗表达式为Q^-1=1/(ωτ₁)+△(ωτ₂)/(1+ω²τ₂²),式中ω为测量圆频率,τ₁和τ₂分别为粘弹性内耗和滞弹性内耗的弛豫时间,△为弛豫强度。这个内耗表达式可以满意地说明蠕 关键词：     

双晶铝晶界弛豫的转变温度

测量了夹角分别为60°和153.4°的[110]对称倾侧铝双晶晶界的扭转滞弹性蠕变曲线,指出了晶界的弛豫强度在低于温度T₀时变为零,此温度(T₀)约等于该金属的熔点温度(T_m)的二分之一,这说明晶界的内部结构在这个温度的附近发生了显著的变化。 关键词：     

晶界滞弹性弛豫理论的现代进展

上世纪中期,人们通过扭摆试验测量内耗,发现晶界滞弹性弛豫峰．后来尽管很多学者提出了各种理论模型,但晶界滞弹性弛豫的微观机理仍然是不清楚的．最近,Xu根据弹性应力引起晶界溶质偏聚或贫化实验结果,提出了晶界滞弹性弛豫的微观机理是晶界吸收或发射空位,建立了晶界滞弹性弛豫的平衡方程和动力学方程,解析地表述了晶界滞弹性弛豫过程,并成功地阐明了普遍存在于金属中的中温脆性峰温度移动现象．本文将综述晶界滞弹性弛豫理论的这一现代发展．     

晶体相场方法模拟纳米晶生长过程

双模的PFC模型能够很好地模拟纳米晶的晶粒长大,可以在二维平面显示出不同晶面类型的晶粒长大过程、不同错配度和晶粒取向的晶界结构,还可以模拟出准共格晶界,观察到晶界处由于错配度不同引起的位错结构。这些模拟得到的结果,对实现人工控制纳米晶晶界结构,指导实验设计具有新型纳米晶界的结构材料具有重要意义。     

蠕变-疲劳交互作用的电子显微学研究

用透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究了一种镍基合金(Nimonic 75型)蠕变-疲劳交互作用的机制。在温度873K,应力幅392MPa下进行的实验表明,蠕变、疲劳和“蠕变叠加疲劳”数据近似满足线性积累损伤规律。扫描电子显微镜断口观察表明,所有试样均发生晶间型断裂。但用透射电子显微镜进行的位错观察指出,在蠕变、疲劳和“蠕变叠加疲劳”试样中,位错组态有明显的差别。这些不同的位错组态,对晶间断裂过程产生了各自不同的影响,因而蠕变损伤与疲劳损伤相互独立,在宏观上表现出线性交互作用的规律。本工作表明,透射电子显微 关键词：     

Zn-22%Al合金共析转变的动态力学性质研究

用低频强迫振动模式测量了Ｚｎ-２２％Ａｌ合金的动态力学性质（实模量、虚模量和内耗），观察到共析转变时具有典型的一级相变特征的内耗峰及共析转变温度以下的Ａｌ原子沿α／β相界以及α／α晶界扩散的弛豫过程．结合实验结果，对界面的稳定性和模量的变化进行了讨论     

单晶和多晶纯铝蠕变过程中的内耗

研究了单晶和多晶纯铝蠕变过程中的低频内耗。在单晶纯铝中观察到:内耗在蠕变初期单调下降,在蠕变第一阶段后期出现了一个显著的时间内耗峰,在蠕变第二阶段内耗趋于稳定值。多晶纯铝在类似实验条件下则不出现时间内耗峰。文中分析了出现时间内耗峰的条件和原因,认为它是由于蠕变第一阶段中运动位错的阻尼系数逐渐增大所引起的。文中还从蠕变过程中位错运动的微观机制出发,推导出了蠕变过程中内耗的表达式,满意地解释了实验结果。 关键词：     

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…     

单晶和多晶纯铝蠕变过程中的内耗

研究了单晶和多晶纯铝蠕变过程中的低频内耗. 在单晶纯铝中观察到: 内耗在蠕变初期单调下降, 在蠕变第一阶段后期出现了一个显著的时间内耗峰, 在蠕变第二阶段内耗趋于稳定值. 多晶纯铝在类似实验条件下则不出现时间内耗峰. 文中分析了出现时间内耗峰的条件和原因, 认为它是由于蠕变第一阶段中运动位错的阻尼系数逐渐增大所引起的. 文中还从蠕变过程中位错运动的微观机制出发, 推导出了蠕变过程中内耗的表达式, 满意地解释了实验结果. 关键词：