微区内耗和力学谱仪的研制及其在复相合金中的应用

结构与性能关系的研究一直是材料科学中的主题，而微结构和微区性能的表征则是发展新材料、提高材料性能的重要手段。目前，微区中的电、磁、光学性能，微区形貌等的表征，已有很成熟的方法(如各型SPM)，但微区内耗和力学谱的表征方法还是一片空白。内耗和力学谱具有其他方法所不可替代的特点，对与力学量耦合的各种参量变化响应强、灵敏度高，能得到精确的测量结果及过程的激活能。大块试样内耗和力学谱方法虽然宏观现象丰富，但它是一个统计平均的结果，真正获得广泛接受的微观机制不多。复相材料包含两个以上的相，很多高阻尼合金，纤维/颗粒增强合金等都属于复相材料，其内部各微区存在差异。本项目使用显微高速摄像系统建立微区内耗与力学谱仪，对复相材料各微区的内耗与力学谱进行表征，为探讨各种性能的微观机理提供必要的实验手段，是一种完全具有自主知识产权的测量仪器和微区表征方法，对发展新材料、提高材料性能具有重要的科学意义和应用价值。

结构与性能关系的研究一直是材料科学中的主题，而微结构和微区性能的表征则是发展新材料、提高材料性能的重要手段，但微区内耗和力学谱的表征方法还是一片空白。内耗和力学谱具有其他方法所不可替代的特点，对与力学量耦合的各种参量变化响应强、灵敏度高，能得到精确的测量结果及过程的激活能。大块试样内耗和力学谱方法虽然宏观现象丰富，但它是一个统计平均的结果，真正获得广泛接受的微观机制不多。本项目研制了三种仪器设备。使用显微高速摄像系统建立的微区内耗与力学谱仪，对复相材料各微区的内耗与力学谱进行表征，为探讨各种性能的微观机理提供必要的实验手段，是一种完全具有自主知识产权的测量仪器和微区表征方法，对发展新材料、提高材料性能具有重要的科学意义和应用价值。液体机械损耗分析系统在共振频率附近测量液体试样应变对应力的位相差的变化可以高精度地表征液体机械能损耗的变化，为液体相变的表征和应用研究提供了很好的研究工具。通常的开尔文探针力显微镜(KFM)利用微悬臂探针的第一本征机械振动模式测量形貌和表面电势，多频率开尔文力显微镜则利用第一本征机械振动模式测量形貌，利用第二或更高次的本征机械振动模式在二次经过时抬高针尖测量表面电势，实验结果表明，该方法能够显著提高大气环境下开尔文探针力显微镜的横向分辨率。