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試論內(nèi)耗
材料新視野
2015年04月03日事物的進(jìn)化和發(fā)展過程，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)耗增減的比較和選擇過程。一些生命系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)體系和社會(huì)系統(tǒng)的更迭與發(fā)展，都是為減少內(nèi)耗而進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。內(nèi)耗較小的生命物種在生存競(jìng)爭(zhēng)中保存下來，內(nèi)耗較大的物種則被淘汰。在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，那些低耗高效的企業(yè)不斷地發(fā)展壯大，而那些高耗低效的企業(yè)則會(huì)破產(chǎn)倒閉。社會(huì)形態(tài)的更迭更是如此。我們知道社會(huì)的主要功能是從事物質(zhì)財(cái)富的生產(chǎn)，并合理地實(shí)現(xiàn)人與自然之間的物質(zhì)變換。一個(gè)高級(jí)的社會(huì)形態(tài)之所以取代低級(jí)的社會(huì)形態(tài)，就是因?yàn)楦呒?jí)的社會(huì)形態(tài)協(xié)同作用強(qiáng)，和諧程度高，內(nèi)耗相對(duì)小，從而社會(huì)不和諧因素降到最低，以最節(jié)儉的方式實(shí)現(xiàn)人與自然之間的物質(zhì)交換。另外，人與人之間不適當(dāng)?shù)膬?nèi)耗不但占用精力，而且影響團(tuán)結(jié)，影響工作的正常開展，具有很強(qiáng)的破壞性。它可造成班子乃至整個(gè)單位人心渙散，離心離德，甚至搞垮一個(gè)單位。其教訓(xùn)不在少數(shù)。因此，在政界內(nèi)耗可以說是過街老鼠，人人喊打。 然而，根據(jù)唯物辯證法一分為二的觀點(diǎn)來看，任何事物都具有兩面性。它既有消極的一面，必然也有積極的一面?！皟?nèi)耗” 作為一種事物同樣適應(yīng)這一泛之四海而皆準(zhǔn)的哲學(xué)原理。領(lǐng)導(dǎo)班子不論級(jí)別高低，如果沒有適當(dāng)?shù)摹皟?nèi)耗”，正常的工作爭(zhēng)論甚至是斗爭(zhēng)。凡事不論巨細(xì)都是一人說了算，開會(huì)表決必然會(huì)一邊倒。這種喪失班子成員監(jiān)督作用的權(quán)力，人們通常稱之為“絕對(duì)權(quán)力” 有一位名人曾經(jīng)說過：“失去監(jiān)督的權(quán)力是可怕的，絕對(duì)的權(quán)力是造就腐敗的溫床” 歷史上絕對(duì)權(quán)力給我們黨和國家造成的損失是巨大的。教訓(xùn)也實(shí)在是太深刻。？？？？？？？？？？？ 同理，有的設(shè)備一旦失去“內(nèi)耗”將造成整個(gè)系統(tǒng)的土崩瓦解。比如自勵(lì)式發(fā)電機(jī)它首先是利用剩磁建立初始電壓。剛剛建立起來的初始電壓就被用作發(fā)電機(jī)自身微弱的勵(lì)磁。獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)出力增大，勵(lì)磁也增大。如此連鎖反應(yīng)，良性循環(huán)。發(fā)電機(jī)才進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。這個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)若要維持，它除了對(duì)外輸出電功率外，還必須為自己分流一定比例的勵(lì)磁電流。如果把發(fā)電機(jī)內(nèi)部勵(lì)磁消耗的功率也稱之為“內(nèi)耗”的話。一旦失去這個(gè)“內(nèi)耗” 整個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)將瞬刻瓦解。 自然科學(xué)中的“內(nèi)耗－機(jī)械振動(dòng)中的能量損耗”和社會(huì)科學(xué)范疇的“內(nèi)耗－妨礙人與人之間和諧關(guān)系”是兩個(gè)不同意義的概念，在科學(xué)研究的“內(nèi)耗”領(lǐng)域，它的花樣繁多，我們將機(jī)械振動(dòng)能量由于物體內(nèi)部原因被耗散、吸收而不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象稱為內(nèi)耗 對(duì)于高頻振動(dòng)，這種能量損耗則稱為超聲衰減， 它與內(nèi)耗差一個(gè)換算因子。在日常生活中，內(nèi)耗現(xiàn)象相當(dāng)普遍。例如，鐘聲悠揚(yáng)，余音久久不絕，說明鑄鐘所用的合金材料的內(nèi)耗很低，不過一旦鐘上出現(xiàn)裂紋．其聲音便會(huì)很快停止，這表明內(nèi)耗已大為增加。又如，人的脊椎骨的內(nèi)耗很大，否則走動(dòng)時(shí)腳下的振動(dòng)易傳到大腦而引起腦振蕩?，F(xiàn)已知道，引起振動(dòng)能量耗散的根本原因很多，通常的內(nèi)耗測(cè)量有三種方法：①自由振動(dòng)衰減法。測(cè)量?jī)蓚€(gè)振幅的對(duì)數(shù)減縮 ，主要的測(cè)量裝置是中國物理學(xué)家葛庭燧1947年發(fā)明的扭擺,文獻(xiàn)上稱為葛氏扭擺。它可以測(cè)量?jī)?nèi)耗作為溫度、頻率或振幅等物理量的函數(shù)。近年來已建立了計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)真空倒扭擺。②強(qiáng)迫共振法。測(cè)量一棒狀試樣共振頻率、共振峰寬,則內(nèi)耗為Q-1＝( 2－ 1)/ r。③超聲行波衰減法。測(cè)量高頻 (106～109Hz)超聲脈沖在試樣中傳播的衰減系數(shù) ,測(cè)量 作為溫度、頻率、磁場(chǎng)或范性形變等物理量的函數(shù)。并可以此測(cè)量計(jì)算內(nèi)耗值，不同的微觀過程具有不同的特征弛豫時(shí)間，因而使內(nèi)耗峰出現(xiàn)的溫度不同，形成內(nèi)耗譜，稱為固體機(jī)械能譜。迄今已發(fā)現(xiàn)比較重要的內(nèi)耗譜（峰）如下:①斯諾克（Snoek）峰。體心立方金屬中填隙溶質(zhì)原子在外應(yīng)力作用下的擇優(yōu)取向運(yùn)動(dòng)引起的內(nèi)耗譜。②曾訥（C.Zener）峰。面心立方金屬中代位溶質(zhì)原子對(duì)（或簇）的應(yīng)力感生有序引起的。③葛氏峰。金屬晶粒間界的粘滯滑動(dòng)引起的，早期也稱為晶粒間界峰，它也是中國物理學(xué)家葛庭燧1947年首先發(fā)現(xiàn)的。從對(duì)比的單晶鋁不出現(xiàn)峰值，而存在于多晶鋁中的晶粒間界內(nèi)耗峰。根據(jù)這個(gè)內(nèi)耗現(xiàn)象，他提出了一種金屬晶界結(jié)構(gòu)模型,現(xiàn)在被稱為葛氏晶界模型。④玻童尼(Bordoni)峰。面心立方金屬冷加工以后低溫下出現(xiàn)的一個(gè)與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的峰。⑤斯－科(Snoek-Kaster)峰。體心立方金屬中位錯(cuò)與填隙溶質(zhì)原子交互作用引起的峰，又稱冷加工峰，有人稱為斯-科-葛峰。內(nèi)耗與超聲衰減正廣泛用于研究晶體缺陷、界面、金屬中的擴(kuò)散、固態(tài)相變、超導(dǎo)、疲勞、輻照損傷、薄膜結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。
例如，研究低溫下金屬和合金的擴(kuò)散，它可精確判定擴(kuò)散常數(shù)D0和擴(kuò)散激活能。根據(jù)填隙原子引起的內(nèi)耗峰值，可精確測(cè)量固溶體中的填隙原可精確子濃度，而與沉淀析出的第二相無關(guān)，用內(nèi)耗法還可測(cè)定任一溫度下間隙固溶體的濃度，可確定某些溶解度曲線；或研究應(yīng)變時(shí)效或沉淀析出過程等。還可用于研究固體聲子與聲子、電子以及磁場(chǎng)的交互作用和高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)。工業(yè)上用于鋼鐵性能檢驗(yàn)和阻尼本領(lǐng)測(cè)量等。近20年來，內(nèi)耗與超聲衰減已形成為材料科學(xué)、物理冶金和固體物理的一個(gè)重要分支學(xué)科。