《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。     

用测量晶界内耗的方法研究蠕变断裂过程

本文研究了工业纯铝在不同断裂类型的蠕变过程中晶界内耗峰的变化。由晶界内耗曲线所包围的面积求出晶界弛豫度,而晶界弛豫度的下降意味着晶界强度增高。根据实验结果可以推知:在沿晶型断裂过程中,晶界不发生强化;在混合型断裂过程中,晶界发生了强化;在穿晶型断裂过程中,晶界则发生了显著的强化。这说明:发生不同类型的蠕变断裂,不仅决定于晶界和晶粒在蠕变试验前的相对强度,而且与蠕变过程中晶界强化的程度有关。     

固体力学内耗理论讲授方法

固体内耗是研究原子迁移、微观结构演化的重要方法，对理解固体结构缺陷动力学弛豫过程具有重要作用。本文从能量和应力应变滞回曲线出发推导了固体力学内耗表达式，后结合内耗与固体微观结构缺陷弛豫的本征关联概述了晶态固体和非晶态固体力学弛豫模式的研究前沿，这对于固体黏弹性力学的课程教学具有重要借鉴价值。本文结合作者近几年的固体内耗理论教学实践及研究成果，从教学内容、教学方法和教学环节等方面探讨该课程的教学。文中的教学措施可为其他讲授力学课程的教师提供参考。     

晶界弛豫研究50年

文章综述了我国科学工作者５０年来关于晶界弛豫研究的早期开拓和近期发展．前者包括扭摆内耗仪的发明、晶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晶界内耗峰来源的争论,揭示了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,从而揭示了晶界附近的位错亚结构能够影响晶界本身的性质和结构．这对于研究多晶金属的力学性质提供了一个广阔的途径．另外,晶界与邻域位错的非线性交互作用的发现,为奠定非线性滞弹性这门新学科提供了实验基础     

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     

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。     

弛豫铁电体材料的内耗研究

内耗测量被证明是研究弛豫铁电体中相变的有效方法之一.我们研究了弛豫铁电陶瓷 (1-x%)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x%PbTiO3 (PMNTx), (0＜x＜33)在低频(0.1 Hz至10Hz)和音频(1 kHz)的内耗.实验表明在铁电微畴的冻结温度出现了一个相变内耗峰和模量的软化,并且随作PbTiO3含量的增加相变逐渐增强,该相变与微畴冻结之间的关系还需作进一步的研究.同时我们还测量到了铁电纳米微畴的反转引起的力学响应,这与其介电响应结果是一致的.     

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。     

内耗技术在软物质研究中的一些应用

软物质物理已成为物理学发展迅速的重要前沿学科。描述软物质复杂非平衡态动力学及其运动规律是理解其宏观性质的关键。内耗与力学谱作为材料缺陷与力学性质研究的重要实验技术,它能够很灵敏地探测和研究材料中发生的复杂相变和弛豫动力学过程。文章结合作者近年来的典型工作,介绍了内耗技术在软物质研究中的一些应用,阐述了内耗手段发挥的独特作用。随着内耗测试新方法、新技术和内耗新理论的不断出现和完善,相信未来内耗技术在材料科学和凝聚态物理研究领域将起到越来越重要的作用。     

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     

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。     

金属玻璃Tg附近内耗理论分析

本文根据自由体积模型和固体材料的力学理论分析并讨论了金属玻璃在玻璃转变温度T_g附近的内耗行为。当考虑到体系中固状区和液状区的比例之后,得出了应力与应变之间的关系式。理论上把内耗和模量变化与玻璃转变过程有机地结合起来。证明了在T_g附近可以出现具有弛豫型特征的内耗降,并在玻璃转变过程中模量明显下降。理论与实验结果基本相符。 关键词：     

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：     

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…     

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：     

不同力学激励形式探索La基非晶合金微观结构非均匀性

非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间本征关联,是固体力学研究领域至今未能很好解决的重要科学问题之一.单一力学激励形式并不能有效地描述非晶合金微观结构非均匀性,特别是结构与动力学的关联.如何探索非晶合金结构信息,须将诸多因素综合,在不同力学激励下研究非晶合金微观结构非均匀性与变形机理.本研究以La₆₂Cu₁₂Ni₁₂Al₁₄非晶合金为模型体系,利用动态力学分析仪研究非晶合金动态弛豫行为.基于准点缺陷模型,对模型合金体系α弛豫和β弛豫进行了分离.借助于拉伸应变率跳实验,探索非晶合金高温流变行为.确定非晶合金塑性流变过程中弹性、滞弹性以及塑性变形的贡献.本研究从非晶合金动态力学弛豫行为和宏观塑性流变行为出发,尝试揭示微观非均匀性对非晶合金在不同激励形式中缺陷的激活、扩展和融合的物理本质.