低温温度下的物质行为

在非常低的温度下相关的物理现象和材料特性简介

对于相同类型的测试，金属材料在低温温度条件下的行为yabo娱乐vip与室温下的行为有显着不同。这是由于当温度达到液氮（-196°C）的温度时会变得相关的各种物理现象，或者在接近液体氦的温度时（大约-267°C）时会进一步下降。

以下是对低温​​下发生的典型行为的定性描述。这种叙述尽管非常简化，但试图说明实验室测试中明显的内容。

1.热容量

在低温温度下，最相关的影响是恒定体积（CV）的热容量。在恒定体积条件下，温度（t）变化的主要贡献是相关身体的内部能量（U）的变化。因此，它的价值可以表示为：

在足够的近似程度上，可以说，几乎所有固体的摩尔特异性热量在室温和高于室温的温度下都是恒定的，并且与温度无关。根据Dulong Petit的法律，大约等于：

其中r是摩尔气体常数（≈8.314j mol^-1k^-1）。

当我们接近低温条件时，该法律不再适用，在量子现象变得越来越相关。在低于20至30凯尔文的温度下，杜隆和佩蒂特的法律停止了，必须考虑其他模型，例如Debye积分。

基本上，这些统计数据同意，随着温度接近绝对零，特定的热量趋于零（至少像爱因斯坦模型中的非常低的值）。

可以从C的表达中推导_v上面，一个非常低的C_v即使对于内部能量∆U的较小变化，值也会引起强烈的温度变化，这可能会在材料中产生热不稳定性现象，这是在足够强度的问题中有助于晶格的结构变化。

3.材料硬化

循环疲劳测试期间发生的一种众所周知的现象是材料的硬化。这种现象变得特别相关，即使在-196°C处也可以清晰可见。在图2中，很明显，在-196°C时循环载荷的耐力比在室温下的同一测试要好得多。

硬化现象在奥氏体钢中尤为明显，通常伴随着奥斯丁岩 - 马滕特的转化。应当指出的是，由于马氏体是铁磁性的（奥斯丁岩是磁通磁性），因此在涉及出现特别高磁场的应用中，这种转换变得尤为重要。

4.夏比测试

本文考虑的最后一个测试是夏比测试。有限元模拟在Element Milan上进行的表明，通常按照ISO148和ASTM E23中所述使用的测试技术，涉及将样品冷却至所需温度，将样品转移到测试机上，然后在5秒内撞击测试。但是，它不适用于极低的温度。

实际上，可以看出，在5秒钟后，在凹口的温度仅通过从Dewar中提取样品，使钢的有效测试温度提高到约228°C，最坏的情况是，最坏的情况是铝，在5秒钟后，温度达到约62 kelvin，从而使测试温度达到-211°C左右。

采用的解决方案元素米兰对于在非常低的温度下进行的夏比测试是在连续氦流的条件下进行测试。

这大大限制了由于样品从杜瓦转移到测试系统而引起的温度升高。这使我们能够保证-267°C的名义温度，不确定性约为20 kelvin。