一级固态相变内耗峰形成机制的研究

• 作 者: 杨开巍
• 机 构: 中国科学院合肥物质科学研究院
• 出 处: 中国科学院合肥物质科学研究院
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 一级固态相变内耗峰 形成机制 约化电阻率

本工作运用电阻、低频内耗和差热分析(DSC)等实验技术，研究了相变内耗峰的起因以及相变内耗峰峰温、峰高与测量频率、升温速率之间的关系，深入认识了一级相变内耗峰的形成机制。我们选择了三种典型材料：非晶Pd43Ni10Cu27P20(at％)、形状记忆合金Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)和共析合金Zn-22Al(wt％)。其中Pd43Ni10Cu27P20(at％)非晶在升温时发生晶化，是无序-有序型相变；Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)合金在升降温时发生可逆的热弹性马氏体相变，其相变过程是无扩散位移型相变；Zn-22Al(wt％)是共析合金，热循环时发生共析分解(降温)或均匀化过程(升温)，其相变是在整个试样范围内进行的，是有代表性的扩散型相变。　　
在内耗仪上，我们添加了电阻测量装置，以便同时获取内耗、电阻随温度变化的关系曲线，实验发现三种样品的相变内耗峰峰温与电阻发生异常变化的拐点温度基本一致。我们还详细研究了三种材料的内耗与温度、频率、升温速率和相同条件下内耗与时间的依赖关系。实验结果表明：1)三种材料的内耗—温度谱上均存在一个明显的相变内耗峰。该峰的特征是：峰温基本不随频率变化，峰高随频率的增加而降低；升温速率增加，峰温向高温移动，峰高变高。2)在相变温区范围内，内耗—频率曲线是单调下降的。3)在一定的温度、频率条件下，随着时间的增加，内耗值先迅速减小，而后逐渐达到一稳定值。　　
综合分析上述实验结果，我们得到：1)相变内耗峰的峰温对应于相变的起始温度。相变开始意味着新相的生成，由于新相是稳定相，内耗小于老相内耗，导致总的内耗值下降，这就是相变内耗峰出现的主要原因。2)在相变起始温度处，内耗峰的峰高随频率的变化关系本质上反映了在该温度下材料的弛豫内耗峰高频侧的内耗值与频率的关系。换句话说，弛豫内耗峰高频侧内耗与频率的关系曲线有助于理解相变内耗峰的峰高与频率的关系。3)等温内耗实验结果证明，在相变开始之前，材料会首先失稳并发生结构弛豫。升温速率的快慢影响结构弛豫的程度，从而使相变内耗峰的峰高发生变化。