材料物理性能 作者 陈騑騢 1_ 第六章.ppt

(一)马氏体相变 图6-23　正电子寿命和马氏体相变的关系 (二)时效的研究 图6-24　多普勒加宽参数和等温时效温度的关系=10.3%的铝合金，时效前经300℃加热，2h淬火到0℃ (三)研究辐照效应 由于辐照使材料中产生空位型缺陷，所以正电子湮没特别适合研究辐照效应。用这种方法可以粗略估计空位团的大小及相对浓度，还能揭示缺陷变化的情况。此外，正电子湮没技术所用样品不受限制，适于现场测量，并且应用的温度范围也较宽，因此对研究缺陷随温度变化的动态过程十分方便。迄今，已用这种方法对铜合金、铁合金、镍合金、铌合金，以及铌-钴合金等进行了大量的研究工作。 第六节　中子散射及其应用 一、散射原理二、中子散射的测量三、中子散射的应用 一、散射原理 (一)核散射(二)磁散射 (一)核散射 表6-2　常见金属的散射长度(单位：1cm) (二)磁散射 中子具有磁矩，当它与一个具有磁矩的原子相互碰撞时，由于磁的相互作用也会产生散射，这种散射称为磁散射。核散射和磁散射同时存在时，两个散射效应可相互叠加。磁散射取决于被研究金属原子的磁性，即受散射体原子和离子磁矩大小及方向的影响。 二、中子散射的测量 (一)中子衍射测量法(二)飞行时间测量法 (一)中子衍射测量法 图6-25　中子衍射仪测量原理图1—核反应堆　2—单色器3—样品　4—B计数器 (二)飞行时间测量法 飞行时间法是在反应堆放出中子束的通路上，加入一个斩波器(闸门)，用以产生脉冲中子束，中子束被试样散射之后，用一个放置在几米远处的探测器测量中子经固定路径所需要的飞行时间，这一飞行时间实质上代表散射中子的动量和能量。此法用于分析非弹性碰撞。 三、中子散射的应用 (一)确定晶体的结构(二)研究晶体的磁结构(三)缺陷分析 (一)确定晶体的结构 轻元素对X射线和电子的散射能力很弱，所以要确定轻元素在点阵中的晶位，上述方法都不好用，但轻元素对中子的散射长度较大，因此可以借助于中子衍射技术进行分析。在这方面曾经对锆和铑的氢化物结构，以及氢在晶体中的位置进行过测定。 (二)研究晶体的磁结构 中子衍射最重要的应用是研究材料的磁结构，它是直接测量原子磁结构的唯一方法。利用它可以确定铁磁及反铁磁体中原子磁矩的有序分布情况。从磁散射的强度可以分析出原子磁矩的大小，因此它对研制新的磁性材料有极为重要的价值。迄今已用这种方法对Fe-Si、Fe-Al、Fe-Ni及稀土钴等合金进行了大量的研究工作。 (三)缺陷分析 除上述一些方面的应用外，中子衍射技术还应用于分析空位和形变引起的缺陷。在应用此法分析缺陷时，所用中子的波长要比晶体的面间距大一倍以上，即所谓长波中子，在这种情况下，不再产生布拉格反射，于是散射花样只取决于金属中的缺陷，从而可以鉴别缺陷的性质与分布情况。 三、超精细相互作用及穆斯堡尔参量 (一)同质异能移位(二)四极分裂(三)磁超精细场 (一)同质异能移位 图6-8　吸收体核能级的跃迁与速度谱a)核能级跃迁图　b)同质异能移位示意图 (二)四极分裂 图6-9　吸收体Fe)核能级的四级分裂与速度谱a)能级分裂图　b)谱线分裂示意图 (三)磁超精细场 图6-10Fe的塞曼效应和速度谱a)塞曼效应　b)六指谱 四、穆斯堡尔谱学在研究金属中的应用 (一)碳钢淬火组织的研究(二)研究淬火钢的回火(三)研究低温马氏体和碳的晶位(四)研究固溶体分解 四、穆斯堡尔谱学在研究金属中的应用 图6-11　碳钢淬火态的穆斯堡尔谱A，B和C分别表示α′，α和γ相谱线的位置 (一)碳钢淬火组织的研究 图6-12　体心立方和面心立方点阵中碳原子的间隙位置a)O—八面体晶位　b)T—四面体晶位 (二)研究淬火钢的回火 图6-13　碳钢淬火不同温度回火后的穆斯堡尔谱a)淬火态　b)140℃回火1hc)220℃回火1h　d)340℃回火1hA，B，C，D和E分别表示α、α′、γ、χ和θ相穆斯堡尔谱线的位置 (三)研究低温马氏体和碳的晶位 图6-14　=6%、=1.8%的钢低温淬火及半时效状态的穆斯堡尔谱—碳在八面体中间隙；—碳在四面体中间隙 (四)研究固溶体分解 图6-15　=60%的Fe-Cr合金在室温下的穆斯堡尔谱线1—淬火态　2、3、4—475℃时效，停留时间分别为30h、80h、1300h 第四节　核磁共振及其应用 一、共振原理二、测量方法三、NMR谱和金属微观结构的关系四、在金属材料研究中的应用 一、共振原理 图6-16　核磁共振原理示意图 二、测量方法 图6-17　连续波谱仪简化框图 三、NMR谱和金属微观结构的关系 (一)电四极相互作用(二)奈特位移(三)磁位移 三、NMR谱和金属微观结构的关系 图6-18　NMR共振谱的四种形态a)共振谱