控制變形原理與應用基礎10課件

在應用熱激活體系時引入通過激活面積與應力相關的表觀激活焓。

根據(jù)下面第八章的公式，可得出變形速度公式如下：由此，可表述熱激活過程是滑移位錯借助應力越過障礙。通常忽略激活回跳在應用熱激活體系時引入通過激活面積與應力相關的表觀激活焓。1

如果考慮激活回跳的可能性，只有在下述兩種情況中才有物理意義：

1、障礙與位錯相連結，位錯在越過障礙后只能滑移一個原子間距便又立即碰上另一個障礙。2、位錯在障礙間的自由程與激活過程中掃過的距離是同數(shù)量級的。

如果考慮激活回跳的可能性，只有在下述兩種情況中才有物2Balasubramanian和Li用熱激活觀點分析了高溫蠕變文獻中的數(shù)據(jù)，定義了激活面積A。

這一表觀激活面積的變化可以簡單地說成激活焓不隨應力變化。Balasubramanian和Li用熱激活觀點分析了高溫蠕310.2滑移驅(qū)動力為外應力10.2.1Barrett和Nix模型

10.2滑移驅(qū)動力為外應力10.2.1Barrett和4作者將理論用于Fe-3%Si的蠕變，并用電子顯微鏡觀察到螺型位錯密度與外應力的立方成正比變化。

對于低應力情況上式趨向于

若假設αa=αe=0.5，ρV∝σ3,則得出

與通常的實驗結果一致。作者將理論用于Fe-3%Si的蠕變，并用電子顯微鏡觀察到510.2.2Li模型該模型力求對Garofalo(1963)的經(jīng)驗公式提供理論證據(jù)。

基本思想：變形是由同屬一個平面網(wǎng)中的一族位錯的滑移引起的，如同有時在電子顯微鏡中觀察到的那樣。（如右圖）10.2.2Li模型該模型力求對Garofalo(19636模型建立：

可動位錯族在滑移時被網(wǎng)的結點NN/…限制，故應將其拖拽。網(wǎng)結的運動一部分由位錯的攀移來實現(xiàn)，需要許多空位的發(fā)射和吸收。

Li假定延續(xù)幾個原子的結點以pn的跳動幾率（p為一個原子跳動幾率）由n個原子的協(xié)調(diào)運動向前移動。

在這種方式中，原子可以得到外應力的幫助，激活能將在應力方向減低。Li應用Eyring理論得出下述關系式：

這一關系與Garofalo的經(jīng)驗關系相一致，但是這一特定模型只對于極少觀察到的位錯形貌才有效。

模型建立：

可動位錯族在滑移時被網(wǎng)的結點NN/…限7位錯激活滑移速度的表達式:10.3滑移驅(qū)動力為有效應力這是可應用激活體系的最普遍的情況。由于在材料中通常存在非零平均內(nèi)應力σi，故表達式中不用外應力σa而采用有效應力σe。位錯激活滑移速度的表達式:10.3滑移驅(qū)動力為有效應力這是810.3.1Ahlquist,Gasca和Nix的模型

10.3.1Ahlquist,Gasca和Nix的模型9根據(jù)上述各式定義不同的應力敏感系數(shù):

將在恒溫條件下微分,再考慮上述各式

根據(jù)上述各式定義不同的應力敏感系數(shù):將在10只要能測量σi和σe，上述各指數(shù)就能實驗確定。因為σe=σa－σi，σa已知，故實際上只需測量σi。

間接測量σi大致有兩種方法：

1.（Solmon,1969）將外應力減低，直至馳豫為零的水平：

2.（Ahlquist,Nix,1970）是將外力減低直至蠕變速度為零的水平：用Solmon方法測量內(nèi)應力

（遲豫為零）用AN方法測量內(nèi)應力

（蠕變速度為零）

只要能測量σi和σe，上述各指數(shù)就能實驗確定。因為σe=σa11Ahlquist等人對于溫度相關性亦提出一種類似的方法，除表現(xiàn)激活能Qa外還引入了滑移和恢復激活能Qg和Qr.

Ahlquist等人對于溫度相關性亦提出一種類似的方法，除表1210.3.2Saxl和kroupa模型

嚴格地證明了Qj的全部區(qū)別意味著σe/σi與T相關。同理，mj的全部區(qū)別意味著σe/σi與σa相關。

10.3.2Saxl和kroupa模型嚴格地證明了Qj1310.4總結基本觀點：這些蠕變模型只是一個唯象模型，沒有明確地涉

及位錯的產(chǎn)生、滑移和銷毀的機制。只不過是一種分析熱變形實驗結果的表達方式。

恢復控制的變形階段的分析可以用激活術語來表示。激活能等于自擴散激活能，激活面積與σ成反比，不再論及和

的相關性。

相反，如若在恢復足夠慢，應力可幫助位錯越過滑移障礙的溫度、速度和應力范圍，則不再服從規(guī)律，表觀激活能可能與σ相關，這時變形必須用熱激活來描述。

10.4總結基本觀點：這些蠕變模型只是一個唯象模型，沒有1410.5交滑移的熱激活基本觀點：在某一平面上擴展的螺型位錯離開這個平面在

另一個平面上滑移的過程。

原因：①滑移在初始平面中被障礙阻塞；

②在塑性變形開始時位錯并不在一應力的最惠片面上

擴展。

后果：此時位錯由一個平面轉(zhuǎn)到另一個平面上時跟有利于滑

移，勢壘可借助于應力或熱運動克服，因此交滑移是

熱激活的。

10.5交滑移的熱激活基本觀點：在某一平面上擴展的螺型位錯1510.5.1面心立方體在高溫時的交滑移

第一個面心立方體的螺型位錯的交滑移是由Schoeck和Seeger提出模型，并由Wolf（1960）加以完善。模型原理：障礙是由LOMER-Cotterell位錯瑣組成，位錯塞積在該位錯瑣上，受塞積作用力最大的首位錯可以在相當大的長度上重新復合以使其能在交滑移面上擴展。模型缺陷：要求存在堅固的障礙和大量的塞積，但實驗中并未觀察到；為了與實驗結果相符合，通常需要采用過高的層錯能值。

10.5.1面心立方體在高溫時的交滑移第一個面心立方體的16Friedel（1956）提出一個模型無需位錯在較大的長度上重新復合。

模型原理：假定位錯上存在的收縮點可分成兩個束集，中間區(qū)間可以在交滑移面上即刻分解（如右圖），當束集兩半的分開距離L足夠大時，位錯在英里作用下彎曲直至在交滑面上成為不穩(wěn)定的。

Friedel（1956）提出一個模型無需位錯在較大的長度上17Escaig（1968）進一步完善了這個模型，證明了可將分離和彎曲兩個過程分開，前者取決于幫助分開兩個位錯的應力分量，后者取決于共同推動兩個分位錯的應力分量。

激活能可根據(jù)收縮部的形狀計算彈性能來求得。激活能可以數(shù)值計算出曲線Q=f（σ）（如右圖：面心立方金屬交滑移激活能隨應力的變化）。

Escaig（1968）進一步完善了這個模型，證明了可將分離18

在低應力時，可以得到一個通用的近似表達式，Q與σ（最大分剪切應力）線性相關：在低應力時，可以得到一個通用的近似表達式，Q與σ（1910.5.2體心立方體在高溫時的交滑移

六方金屬的高溫棱柱滑移可以由交滑移控制，Escaig（1968）對這種情況也作了研究。他利用和體心立方金屬相同的關系，按照熱激活越過障礙的方式作了區(qū)分，從而考慮了可動郭不可動螺位錯組態(tài)。Escaig根據(jù)螺位錯在基面擴展的寬度及為為使其在棱柱面中滑移所需要的再收縮能區(qū)分出下述兩種情況：若位錯擴展較?。╠0≤2b0），激活能為Q=A/σ+B，該式已由Friedel提出（1959）。

若位錯擴展較大（d0≥3b0），激活能與應力無關。這一點很重要，因為由次可得到變形速度：10.5.2體心立方體在高溫時的交滑移20在應用熱激活體系時引入通過激活面積與應力相關的表觀激活焓。

根據(jù)下面第八章的公式，可得出變形速度公式如下：由此，可表述熱激活過程是滑移位錯借助應力越過障礙。通常忽略激活回跳在應用熱激活體系時引入通過激活面積與應力相關的表觀激活焓。21

如果考慮激活回跳的可能性，只有在下述兩種情況中才有物理意義：

1、障礙與位錯相連結，位錯在越過障礙后只能滑移一個原子間距便又立即碰上另一個障礙。2、位錯在障礙間的自由程與激活過程中掃過的距離是同數(shù)量級的。

如果考慮激活回跳的可能性，只有在下述兩種情況中才有物22Balasubramanian和Li用熱激活觀點分析了高溫蠕變文獻中的數(shù)據(jù)，定義了激活面積A。

這一表觀激活面積的變化可以簡單地說成激活焓不隨應力變化。Balasubramanian和Li用熱激活觀點分析了高溫蠕2310.2滑移驅(qū)動力為外應力10.2.1Barrett和Nix模型

10.2滑移驅(qū)動力為外應力10.2.1Barrett和24作者將理論用于Fe-3%Si的蠕變，并用電子顯微鏡觀察到螺型位錯密度與外應力的立方成正比變化。

對于低應力情況上式趨向于

若假設αa=αe=0.5，ρV∝σ3,則得出

與通常的實驗結果一致。作者將理論用于Fe-3%Si的蠕變，并用電子顯微鏡觀察到2510.2.2Li模型該模型力求對Garofalo(1963)的經(jīng)驗公式提供理論證據(jù)。

基本思想：變形是由同屬一個平面網(wǎng)中的一族位錯的滑移引起的，如同有時在電子顯微鏡中觀察到的那樣。（如右圖）10.2.2Li模型該模型力求對Garofalo(196326模型建立：

可動位錯族在滑移時被網(wǎng)的結點NN/…限制，故應將其拖拽。網(wǎng)結的運動一部分由位錯的攀移來實現(xiàn)，需要許多空位的發(fā)射和吸收。

Li假定延續(xù)幾個原子的結點以pn的跳動幾率（p為一個原子跳動幾率）由n個原子的協(xié)調(diào)運動向前移動。

在這種方式中，原子可以得到外應力的幫助，激活能將在應力方向減低。Li應用Eyring理論得出下述關系式：

這一關系與Garofalo的經(jīng)驗關系相一致，但是這一特定模型只對于極少觀察到的位錯形貌才有效。

模型建立：

可動位錯族在滑移時被網(wǎng)的結點NN/…限27位錯激活滑移速度的表達式:10.3滑移驅(qū)動力為有效應力這是可應用激活體系的最普遍的情況。由于在材料中通常存在非零平均內(nèi)應力σi，故表達式中不用外應力σa而采用有效應力σe。位錯激活滑移速度的表達式:10.3滑移驅(qū)動力為有效應力這是2810.3.1Ahlquist,Gasca和Nix的模型

10.3.1Ahlquist,Gasca和Nix的模型29根據(jù)上述各式定義不同的應力敏感系數(shù):

將在恒溫條件下微分,再考慮上述各式

根據(jù)上述各式定義不同的應力敏感系數(shù):將在30只要能測量σi和σe，上述各指數(shù)就能實驗確定。因為σe=σa－σi，σa已知，故實際上只需測量σi。

間接測量σi大致有兩種方法：

1.（Solmon,1969）將外應力減低，直至馳豫為零的水平：

2.（Ahlquist,Nix,1970）是將外力減低直至蠕變速度為零的水平：用Solmon方法測量內(nèi)應力

（遲豫為零）用AN方法測量內(nèi)應力

（蠕變速度為零）

只要能測量σi和σe，上述各指數(shù)就能實驗確定。因為σe=σa31Ahlquist等人對于溫度相關性亦提出一種類似的方法，除表現(xiàn)激活能Qa外還引入了滑移和恢復激活能Qg和Qr.

Ahlquist等人對于溫度相關性亦提出一種類似的方法，除表3210.3.2Saxl和kroupa模型

嚴格地證明了Qj的全部區(qū)別意味著σe/σi與T相關。同理，mj的全部區(qū)別意味著σe/σi與σa相關。

10.3.2Saxl和kroupa模型嚴格地證明了Qj3310.4總結基本觀點：這些蠕變模型只是一個唯象模型，沒有明確地涉

及位錯的產(chǎn)生、滑移和銷毀的機制。只不過是一種分析熱變形實驗結果的表達方式。

恢復控制的變形階段的分析可以用激活術語來表示。激活能等于自擴散激活能，激活面積與σ成反比，不再論及和

的相關性。

相反，如若在恢復足夠慢，應力可幫助位錯越過滑移障礙的溫度、速度和應力范圍，則不再服從規(guī)律，表觀激活能可能與σ相關，這時變形必須用熱激活來描述。

10.4總結基本觀點：這些蠕變模型只是一個唯象模型，沒有3410.5交滑移的熱激活基本觀點：在某一平面上擴展的螺型位錯離開這個平面在

另一個平面上滑移的過程。

原因：①滑移在初始平面中被障礙阻塞；

②在塑性變形開始時位錯并不在一應力的最惠片面上

擴展。

后果：此時位錯由一個平面轉(zhuǎn)到另一個平面上時跟有利于滑

移，勢壘可借助于應力或熱運動克服，因此交滑移是

熱激活的。

10.5交滑移的熱激活基本觀點：在某一平面上擴展的螺型位錯3510.5.1面心立方體在高溫時的交滑移

第一個面心立方體的螺型位錯的交滑移是由Schoeck和Seeger提出模型，并由Wolf（1960）加以完善。模型原理：障礙是由LOMER-Cotterell位錯瑣組成，位錯塞積在該位錯瑣上，受塞積作用力最大的首位錯可以在相當大的長度上重新復合以使其能在交滑移面上擴展。模型缺陷：要求存在堅固的障礙和大量的塞積，但實驗中并未觀察到；為了與實驗結果相符合，通常需要采用過高的層錯能值。

10.5.1面心立方體在高溫時的交滑移第一個面心立方體的36Friedel（1956）提出一個模型無需位錯在較大的長度上重新復合。

模型原理：假定位錯上存在的收縮點可分成兩個束集，中間區(qū)間可以在交滑移面上即刻分解