金屬力學(xué)性質(zhì)的微觀及宏觀理論6.5—大學(xué)、研究生教材講解

1、金屬力學(xué)性質(zhì)的微觀金屬力學(xué)性質(zhì)的微觀及宏觀理論及宏觀理論姓名：123學(xué)號(hào)：123時(shí)間：123-jlu第六章 金屬的流變應(yīng)力6.5熱激活參量與流變機(jī)制熱激活參量與流變機(jī)制引言： 根據(jù)第五節(jié)標(biāo)題，可以了解本節(jié)主要研究熱激活參量對(duì)金屬流變機(jī)制的影響。 本節(jié)根據(jù)Gibbs的分析，利用熱激活參量的測(cè)定來(lái)鑒別控制流變的微觀機(jī)制。熱激活參量與障礙類型的關(guān)系 由于溫度較低時(shí)，流變可以用位錯(cuò)通過(guò)熱激活克服一定的障礙所實(shí)現(xiàn)的滑移來(lái)描述，那么障礙的類型就直接影響著流變。 因此，在測(cè)定熱激活參量后，分析出障礙類型就可直接看出流變機(jī)制。故研究了以下內(nèi)容。三點(diǎn)內(nèi)容1.1.通過(guò)熱激活參量的測(cè)定，識(shí)別流變過(guò)程中位錯(cuò)滑移所遇到

2、的障礙類型，即可鑒別控制流變的微觀機(jī)制。2.2.描述位錯(cuò)-障礙間的真正相互作用的方法或函數(shù)。3.3.體心立方金屬流變的熱激活分析(mT=常數(shù))。內(nèi)容內(nèi)容1 根據(jù)位錯(cuò)的障礙類型，位錯(cuò)與障礙的相互作用與*和T有無(wú)關(guān)系，確定熱激活參量e、Qe的測(cè)量表達(dá)式。從而轉(zhuǎn)化到通過(guò)測(cè)量熱激活參量，便可識(shí)別位錯(cuò)滑移所遇到的障礙類型。在沒(méi)有區(qū)分障礙的不同類型之前，作下述一般考慮：由式(1)實(shí)驗(yàn)激活體積可寫為：(2)(3)注：可稱為未增e激活體積，e也可稱為增e激活體積。將激活體積=lbd微分，得(4)(5)對(duì)一單獨(dú)位錯(cuò)段，有關(guān)系：聯(lián)立(4)和(5)兩式，得(6)分3種情況討論：1)如障礙是滑動(dòng)位錯(cuò)上的割階，顯然其精

3、細(xì)組態(tài)可看作與*和T關(guān)系不大(割階l很小，其對(duì)*和T的偏導(dǎo)接近于零)，故按(6)和(8)兩式，有2)如障礙是分散的點(diǎn)障礙，則l依賴于位錯(cuò)段凸出的程度(l較大)，根據(jù)Friedel計(jì)算l與滑移面上的障礙密度N以及*之間有下述關(guān)系和(11)(10)(9)讓Qe對(duì)T重復(fù)上述微分手續(xù)，得 (7)由實(shí)驗(yàn)激活能Qe定義式(8)將(9)式分別代入(6)和(8)中，得(3)如障礙是克服派-納能谷時(shí)，由于位錯(cuò)的臨界凸起與局部應(yīng)力的關(guān)系比較復(fù)雜，故不易求出e與和Qe與H之間的一般關(guān)系。(13)(12)(為彈性系數(shù))其中用Ui作為表征位錯(cuò)-障礙間的真正相互作用的函數(shù)。內(nèi)容內(nèi)容2就一般點(diǎn)障礙，有關(guān)系將U分成與位錯(cuò)-障

4、礙短程相互作用有關(guān)項(xiàng) Ui和與位錯(cuò)長(zhǎng)程相互作用有關(guān)項(xiàng) U，則其中，0為絕對(duì)零度時(shí)的又因?yàn)槿魏螣峒せ顓⒘砍酥苯优c局部應(yīng)力 *有關(guān)外，在恒應(yīng)力下*還要通過(guò)隨溫度的變化而變化，如(2.1)(2.3)(2.2)此外，一般等溫可逆過(guò)程中，內(nèi)應(yīng)力所作的功應(yīng)等于Helmholtz自由能的減少，故在絕對(duì)零度時(shí)，有關(guān)系聯(lián)立(2.1)至(2.4)四式，可得(2.4)(2.5)Gibbs認(rèn)為Ui才是表征位錯(cuò)-障礙間的真正相互作用的函數(shù)。式中H和可由測(cè)量的Qe和e來(lái)計(jì)算，適當(dāng)?shù)倪x取和后，Ui(*)即可求出。如用所得不同*時(shí)的Ui值，還可外推求出*=0時(shí)的Ui(0)值。 由內(nèi)容1和2可以看出，對(duì)一些熱激活參量的測(cè)定，

5、可以幫助我們識(shí)別流變過(guò)程中位錯(cuò)滑移所遇到的障礙類型。小結(jié)：體心立方金屬流變的熱激活分析內(nèi)容內(nèi)容3目前，大家認(rèn)為體心立方結(jié)構(gòu)中，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙主要是克服派-納能谷。如果按臨界凸起的激活能表達(dá)式，將位錯(cuò)臨界凸起激活能寫為 ，再用熱力學(xué)關(guān)系由于一般認(rèn)為(3.1)(3.3)(3.2)體心立方金屬流變的熱激活分析：又有(6.26)聯(lián)立(3.1)和(6.26)兩式代入上式，便得到關(guān)系：(3.5)又由第2章(2.72)式可知位錯(cuò)速度-應(yīng)力指數(shù)m與位錯(cuò)滑移速度有關(guān)系：(2.72)如不變，上式可改寫為(3.6)因?yàn)榕c 有正比關(guān)系，故(3.5)式可改寫為(3.7)將(3.6)式代入(3.7)式，便有或(3.8)根據(jù)(3.8)式作m-1/T圖像，得到直線，如下圖。. Prekel，Lawley和Conrad在高純鉬的實(shí)驗(yàn)中得到了m與1/T的正比關(guān)系(如圖 6.11所示)，并求的Wk=0.63eV(電子伏特)。 圖 6.11純鉬單晶的m-1/T曲線 另有研究者用同樣方法分析了退火、脫碳和淬火狀態(tài)的純鐵發(fā)現(xiàn)約在150K以下，三種狀態(tài)純鐵的數(shù)據(jù)都落在同一條直線上，并求得相應(yīng)的Wk=1.53電子伏特。這與Michalak在區(qū)熔鐵中，用電鏡觀察到在140K以下位錯(cuò)分布是均勻的，140K以上就成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象完全