材料的内耗及表征..docxVIP

材料的内耗及表征——缺陷的内耗表征——点缺陷的内耗——零维缺陷标签:?材料科学；工程材料—化学成分—分析；工程材料—物理性能试验收藏顶[0]?发表评论(0)?编辑词条bcc中的间隙点缺陷是零维缺陷，一种为基本点缺陷：如自间隙和外来间隙、空位、替代原子等，另一类称复合点缺陷：如间隙原子对、替代-间隙原子对、空位对、空位-间隙对等。在无外力时，这些点缺陷处于无序分布状态，施加外力时，晶体学位置的能量状态出现差异，点缺陷将重新分布，称为应力有序。交变应力作用下，缺陷的这种应力有序过程是一种微扩散行为。由弛豫时间和扩散系数的关系可求出D：这里τ是弛豫时间，H为扩散激活能。 （1）体心立方金属中的间隙原子内耗——Snock峰 在α-Fe中，应力诱发碳，氮等间隙原子微扩散是C，N在α-Fe中八面体间隙的应力感生有序引起，称Snock峰，是斯诺克在20世纪40年代首先发现，并给与解释。其峰高与间隙原子数n成正比，如果发生沉淀，峰高随至下降，峰高反比于沉淀量，可推测沉淀机制，可研究间隙原子在bcc金属中的溶解度脱溶沉淀的动力学过程。 图11.2-13显示间隙原子在bcc晶体中处于八面体（虚线）的中心1处，应力作用下，间隙原子可从或的位置来回跳动，产生Snock峰。体心立方金属中各种间隙原子的斯诺克弛豫的参数列于表11.2-1中。体心立方金属中各种间隙原子的斯诺克弛豫的参数①（2）体心立方中的替代—间隙原子对的内耗——复合点缺陷Snock峰 在α-Fe中加入Mn，Cr，Mo，V，Ti等置换原子，使N于这些置换原子成为偶极子，或称s-i对的点缺陷，也可引起s-i弛豫峰，由于其结合能比Fe-N高，故其Snock峰的峰温和激活能高于Fe-N。见表11.2-2。α-Fe合金中N的s-i弛豫峰间隙原子与位错的结合能为0.5eV，所以V，Ti加入可于位错争夺间隙原子，阻止Cottrell气团的形成。 （3）沉淀动力学的研究 Fe-0.84%（原子分数）Ti-N系统在低的N浓度时，在380℃显示一个Ti-N原子对的Snock峰，随N浓度的升高，在240℃另一个内耗峰显示，被认为是Ti-2N的复合峰。在保持380℃峰的条件下，经等温时效，发现380℃峰降低和最终消失，并在120℃出现另一个内耗峰，经电镜检查，试样中已有TiN化合物析出，可见120℃与TiN化合物析出有关。利用380℃内耗峰的消长我们可以研究TiN化合物的预沉淀动力学。 在450℃时效不同的时间，380℃峰随时效时间延长而逐渐下降，如图11.2-14所示。℃（T-N）内耗峰的变化按照Wert经验方程 C（t）/Co=exp[-（Dt/A）n]（11.2-43） 式中，C（t）为母相在t时刻间隙N原子的浓度，Co为原溶质浓度，D是扩散系数，A为Avrami指数。由于正比于C（t），则有按[对lgt在不同的时效温度作图表示在图11.2-15。ZC对lgt关系得到n～1.5。由于该沉淀相的形貌类似与调幅结构，并在后期长大有t3关系，对期相变机制是否属Spinodal分解不能确定，现的到n～1.5的动力学指数，对照Spinodal分解的动力学解可见，其n=1，因而此沉淀过程必非Spinodal分解，而是形核长大的沉淀过程。 （4）置换原子引起的内耗——Zener峰 1943年曾纳（Zener）首先在单晶α-黄铜（Cu70Zn30）中以620Hz频率在400℃处发现一个明显的内耗峰，具有弛豫峰的性质，其弛豫激活能为1.5eV。以后诺维克（Nowick）在α-AgZn单晶合金中的[111]方向，以500Hz弯曲振动法测量，获更为明显的类似的Zener峰，如图11.2-16所示，图中曲线上的数字是合金成分Zn的摩尔分数。]方向内耗类似的峰在体心立方、面心立方和密排六方等20种置换固溶体合金和离子固溶体中普遍存在。由于Zener峰靠近晶界峰，通常要用单晶来测量。因为单个原子的置换不破坏对称性，应无内耗，Zener认为是由溶质原子对产生畸变，无应力时为无序排列，有应力时可再取向，产生应力感生内耗。理论得到弛豫强度∝n2，此点与试验一致，可用于研究扩散，求激活能，沉淀过程等。Zener峰亦是置换原子对的复合点缺陷内耗峰。 （5）面心立方晶体中的间隙原子内耗——Rozin峰 1953年洛辛（Rozin）和芬尔斯坦（Finkelshtein）用1Hz低频在含碳（0.30%）Cr25Ni20奥氏体钢中发现300℃和650℃处存在二个内耗峰（图11.2-17）。在氢气中退火碳含量从0.3%下降到0.08%，如碳完全脱除，300℃峰消失。故300℃峰应由固溶体中碳间隙原子所引起。650℃回火后二个内耗峰开始下降，到800℃回火300℃和650℃都峰降到最低，以后随回火温度升高，峰值升高，达1200℃回火后二个峰又恢复到原来高