材料在低温下的行为
介绍相关的物理现象和材料在低温下的性能
金属材料在低温条件下的行为贯穿始终 低温测试 在相同类型的测试中，它们在室温下的行为有很大不同. 这是由于当温度达到液氮的温度(-196°C)或当接近液氦的温度(约-267°C)时，各种物理现象变得相关或进一步下降。.
以下是在低温下发生的典型行为的定性描述. 这个故事, 虽然很简单, 试图对实验室试验中显而易见的现象作出解释.
1. 热容
在低温下最相关的影响之一是定容热容(Cv)。. 在等体积条件下, 温度(T)变化的主要贡献是有关物体的内能(U)的变化. 因此，其值可以表示为:
达到足够的近似程度, 可以说，几乎所有固体在室温上下的摩尔比热都是恒定的，与温度无关. 根据Dulong Petit定律，它近似等于:
其中R为摩尔气体常数(≈8.314 J mol-1K-1).
当我们接近低温条件时，这个定律就不适用了, 量子现象在哪里变得越来越重要. 温度低于20到30开尔文, Dulong和Petit定律不再适用，必须考虑其他模型，如Debye积分.
基本上, 这些统计数据表明，当温度接近绝对零度时，比热趋向于零(或至少像爱因斯坦模型中那样趋向于非常低的值).
可以从C的表达式中推断出来v 上面是很低的C音v 值引起强烈的温度变化，即使内能∆U变化很小, 在材料中潜在产生热不稳定现象的问题，在足够的强度，以促进结构的变化在晶格中.
2. 脱位的活动性降低
低温下的第二个相关现象是固体基体中位错迁移率的降低, 哪个在与温度相关的运输机制中越来越不受欢迎.
这种降低的迁移率进一步有利于在晶格中已经存在的障碍物附近堆积位错.g. 存在洛默-科特雷尔位错, 可以在fcc型晶格中形成的, 例如在奥氏体钢中).
堆积过程继续进行，直到储存在势垒处的能量超过势垒本身的能量. 在这一点上，随着储存的内能的迅速释放，结构发生坍塌. 如果在堆叠阶段，内能∆U的变化仍然有限, 屏障的崩塌导致能量的大量释放, 与Cv 在低温下非常低, 结果导致一个快速的温度峰值，可以是几十度的顺序.
释放的能量在大多数被封锁的地点引发雪崩现象, 鼓励重复同样的现象.
在宏观层面上，上述情况在实验室测试的结果中变得明显可见.
特别是a的应力应变图 拉伸试验 呈典型的锯齿状, 具有强烈而频繁的振荡, 每个都与上述能量积累和释放现象相关(图1)。. 这些振荡可以影响很大比例的图形区域, 在许多情况下从10%到30%的总伸长率.
3. 材料硬化
一种众所周知的现象，发生在周期 疲劳测试 是材料的硬化吗. 即使在-196°C，这种现象也变得特别相关和清晰可见. 从图2中可以明显看出，在-196°C下的循环载荷耐久性要比在室温下的相同测试好得多.
硬化现象在奥氏体钢中尤为明显, 常伴有奥氏体-马氏体转变. 应该指出的是, 因为马氏体是铁磁性的(而奥氏体是抗磁性的), 在涉及特别高磁场的应用中，这种转换变得尤为关键.
采用的解决方案 im体育APP米兰 在极低温度下进行夏比试验是在连续氦流条件下进行试验.
这极大地限制了由于样品从杜瓦瓶转移到测试系统而引起的温升. 这使我们能够保证-267°C的标称温度, 不确定度约为20开尔文.
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