固体内耗

自由振动的固体能量耗散变为热能的现象

固体内耗（internal friction in solid）是指作自由振动的固体，其机械振动逐渐衰减，使机械振动能量耗散变为热能的现象。如果固体形变是完全弹性的，应变随应力变化保持严格的、瞬时的单值线性关系，振动一周就不会产生能量损耗。只有当固体的形变是非弹性的（如应变滞后于应力），这种滞弹性行为使应力与应变不复保持单值函数关系。

理论诠释

作自由振动的固体，振动一周应力–应变曲线图上出现闭合的滞后回线，其面积等于能量损耗ΔW。一般将能量损耗ΔW与振动能W的比值定义为内耗Q－1的度量，即：

Q－1=(2π)－1ΔW/W

由于非弹性形变对应的弹性模量M与完全弹性模量Mu有差别，内耗必然伴生模量亏损效应。

内耗具有结构敏感性，因此常用来研究固体内部的缺陷及其相互作用。点缺陷所产生内耗峰的机制已经比较清楚。由于应力引起点缺陷势能调节到新的平衡组态，从而产生非弹性应变。可用弛豫时间来度量趋向新平衡态过渡所需的时间。当弛豫时间τ与振动周期（即振动圆周频率的倒数1/ω）相近时，产生弛豫型内耗峰。这种形式的内耗表示形式为：

Q=ΔH[ωτ/(1+ω2τ2)]

式中ΔH是弛豫强度。因此ωτ=1处会出现内耗的极大值，即内耗峰。不同类型的点缺陷弛豫机制对应于不同的弛豫时间τ，这样在宽广的机械振动频率范围内会出现许多内耗峰，它们可称为内耗谱或机械振动吸收能谱。利用这些谱可探明晶体缺陷的组态，也是研究微量溶质原子极为有效的方法。斯诺克峰就是点缺陷弛豫内耗峰的一个典型例子。它最初是α铁中碳、氮等填隙溶质原子所引起的。体心立方金属中填隙溶质原子引起四方对称的畸变，在应力作用下会产生溶质原子的跃迁，以改变四方轴的取向来降低能量。斯诺克峰高与溶质浓度成正比，因此可通过测量峰高的变化来研究固体的脱溶沉淀以及某些脆化的机制。许多弛豫过程具有τ=τ0eH/kT的关系（这里H为过程的激活能），通过固定频率而改变温度也可以获得弛豫峰。这是内耗测量中最常见的方法，可测出有关缺陷的扩散参量。

位错内耗

晶体中的位错也会引起内耗，位错内耗的研究一直是极其活跃的领域。位错线受到一列点缺陷的钉扎，交变应力作用下位错会“弓出”，如弦线一般作振动。当交变应力作用的频率与弦振动的频率相等时，将产生共振型的内耗峰。用格兰那托–吕克的位错弦振动理论，可对内耗现象作出基本令人满意的解释。可利用它来研究位错与点缺陷的交互作用（如辐照效应等）以及位错的动力学阻尼性质。位错也引起一系列的弛豫内耗峰。在低温下的博多尼峰，就是能谷中位错线通过热激活来翻越点阵势垒所引起的。另外，由于位错拖着点缺陷运动可造成一系列内耗峰。

界面内耗包括：①晶粒间界弛豫峰，它是中国科学家葛庭燧首先发现的，又称葛氏峰。②孪晶界、共格相界及畴界引起的静滞型内耗具有特大的阻尼值，是当今高阻尼材料的主要机制。

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