资源描述
单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第十章 热激活滑移蠕变模型,在应用热激活体系时引入通过激活面积与应力相关的表观激活焓。根据下面第八章的公式，可得出变形速度公式如下：,由此，可表述热激活过程是滑移位错借助应力越过障碍。,通常忽略激活回跳,在应用热激活体系时引入通过激活面积与应力相关的表观激活焓。,1,如果考虑激活回跳的可能性，只有在下述两种情况中才有物理意义：,1,、障碍与位错相连结，位错在越过障碍后只能滑移一个原子间距便又立即碰上另一个障碍。,2,、位错在障碍间的自由程与激活过程中扫过的距离是同数量级的。,如果考虑激活回跳的可能性，只有在下述两种情况中才有物,2,Balasubramanian,和,Li,用热激活观点分析了高温蠕变文献中的数据，定义了激活面积,A,。,这一表观激活面积的变化可以简单地说成激活焓不随应力变化。,Balasubramanian和Li用热激活观点分析了高温蠕,3,10.2,滑移驱动力为外应力,10.2.1 Barrett,和,Nix,模型,10.2 滑移驱动力为外应力10.2.1 Barrett 和,4,作者将理论用于,Fe-3%Si,的蠕变，并用电子显微镜观察到螺型位错密度与外应力的立方成正比变化。对于低应力情况上式趋向于,若假设,a,=,e,=0.5,，,V,3,则得出,与通常的实验结果一致。,作者将理论用于 Fe-3%Si 的蠕变，并用电子显微镜观察到,5,10.2.2 Li,模型,该模型力求对,Garofalo(1963),的经验公式,提供理论证据。,基本思想：变形是由同属,一个平面网中的一族位错,的滑移引起的，如同有时,在电子显微镜中观察到的,那样。（如右图）,10.2.2 Li模型该模型力求对Garofalo(1963,6,模型建立：可动位错族在滑移时被网的结点,NN/,限制，故应将其拖拽。网结的运动一部分由位错的攀移来实现，需要许多空位的发射和吸收。,Li,假定延续几个原子的结点以,p,n,的跳动几率（,p,为一个原子跳动几率）由,n,个原子的协调运动向前移动。在这种方式中，原子可以得到外应力的帮助，激活能将在应力方向减低。,Li,应用,Eyring,理论得出下述关系式：,这一关系与,Garofalo,的经验关系相一致，但是这一特定模型只对于极少观察到的位错形貌才有效。,模型建立：可动位错族在滑移时被网的结点NN/限,7,位错激活滑移速度的表达式,:,10.3,滑移驱动力为有效应力,这是可应用激活体系的最普遍的情况。由于在材料中通常存在非零平均内应力,i,，故表达式中不用外应力,a,而采用有效应力,e,。,位错激活滑移速度的表达式:10.3 滑移驱动力为有效应力这是,8,10.3.1 Ahlquist,Gasca,和,Nix,的模型,10.3.1 Ahlquist,Gasca和 Nix的模型,9,根据上述各式定义不同的应力敏感系数,:,将 在恒温,条件下微分,再考,虑上述各式,根据上述各式定义不同的应力敏感系数:将 在,10,只要能测量,i,和,e,，上述各指数就能实验确定。因为,e,=,a,i,，,a,已知，故实际上只需测量,i,。,间接测量,i,大致有两种方法：,1.,（,Solmon,1969,）将外应力减低，直至驰豫为零的水平：,2.,（,Ahlquist,Nix,1970,）是将外力减低直至蠕变速度为零的水平：,用,Solmon,方法测量内应力（迟豫为零）,用,AN,方法测量内应力（蠕变速度为零）,只要能测量i和e，上述各指数就能实验确定。因为e=a,11,Ahlquist,等人对于温度相关性亦提出一种类似的方法，除表现激活能,Qa,外还引入了滑移和恢复激活能,Qg,和,Qr.,Ahlquist等人对于温度相关性亦提出一种类似的方法，除表,12,10.3.2 Saxl,和,kroupa,模型,严格地证明了,Qj,的全部区别意味着,e/i,与,T,相关。同理，,mj,的全部区别意味着,e/i,与,a,相关。,10.3.2 Saxl和kroupa模型 严格地证明了Qj,13,10.4,总结,基本观点：这些蠕变模型只是一个唯象模型，没有明确地涉 及位错的产生、滑移和销毁的机制。只不过是一种分析热变形实验结果的表达方式。恢复控制的变形阶段的分析可以用激活术语来表示。激活能等于自扩散激活能，激活面积与,成反比，不再论及 和 的相关性。,相反，如若在恢复足够慢，应力可帮助位错越过滑移障碍的温度、速度和应力范围，则不再服从 规律，表观激活能可能与,相关，这时变形必须用热激活来描述。,10.4 总结 基本观点：这些蠕变模型只是一个唯象模型，没有,14,10.5,交滑移的热激活,基本观点：在某一平面上扩展的螺型位错离开这个平面在 另一个平面上滑移的过程。原因：滑移在初始平面中被障碍阻塞；在塑性变形开始时位错并不在一应力的最惠片面上 扩展。后果：此时位错由一个平面转到另一个平面上时跟有利于滑 移，势垒可借助于应力或热运动克服，因此交滑移是 热激活的。,10.5 交滑移的热激活基本观点：在某一平面上扩展的螺型位错,15,10.5.1,面心立方体在高温时的交滑移,第一个面心立方体的螺型位错的交滑移是由,Schoeck,和,Seeger,提出模型，并由,Wolf,（,1960,）加以完善。,模型原理：障碍是由,LOMER-Cotterell,位错琐组成，位错塞积在该位错琐上，受塞积作用力最大的首位错可以在相当大的长度上重新复合以使其能在交滑移面上扩展。,模型缺陷：要求存在坚固的障碍和大量的塞积，但实验中并未观察到；为了与实验结果相符合，通常需要采用过高的层错能值。,10.5.1 面心立方体在高温时的交滑移 第一个面心立方体的,16,Friedel,（,1956,）提出一个模型无需位错在较大的长度上重新复合。,模型原理：假定位错上存在的收缩点可分成两个束集，中间区间可以在交滑移面上即刻分解（如右图），当束集两半的分开距离,L,足够大时，位错在英里作用下弯曲直至在交滑面上成为不稳定的。,Friedel（1956）提出一个模型无需位错在较大的长度上,17,Escaig,（,1968,）进一步完善了这个模型，证明了可将分离和弯曲两个过程分开，前者取决于帮助分开两个位错的应力分量，后者取决于共同推动两个分位错的应力分量。,激活能可根据收缩部的形状计算弹性能来求得。激活能可以数值计算出曲线,Q=f,（,）（如右图：面心立方金属交滑移激活能随应力的变化）。,Escaig（1968）进一步完善了这个模型，证明了可将分离,18,在低应力时，可以得到一个通用的近似表达式，,Q,与,（最大分剪切应力）线性相关：,在低应力时，可以得到一个通用的近似表达式，Q与（,19,10.5.2,体心立方体在高温时的交滑移,六方金属的高温棱柱滑移可以由交滑移控制，,Escaig,（,1968,）对这种情况也作了研究。他利用和体心立方金属相同的关系，按照热激活越过障碍的方式作了区分，从而考虑了可动郭不可动螺位错组态。,Escaig,根据螺位错在基面扩展的宽度及为为使其在棱柱面中滑移所需要的再收缩能区分出下述两种情况：,若位错扩展较小（,d,0,2b,0,），激活能为,Q=A/+B,，该式已由,Friedel,提出（,1959,）。,若位错扩展较大（,d03b,0,），激活能与应力无关。这一点很重要，因为由次可得到变形速度：,10.5.2 体心立方体在高温时的交滑移,20,
展开阅读全文