作者jh8120 (jh)
看板NDHU_MSE97
标题Re: [嘴炮] 好无聊欧
时间Thu Jan 30 00:40:34 2014
1934年,埃贡·欧罗万(Egon Orowan),麦可·波拉尼(Michael Polanyi)和 G.I. 泰勒(G. I.
Taylor)三位科学家几乎同时提出了塑性变形的差排机制理论,解决了上述理论预测与实际测试结果相矛盾的问题[5],[6],[7]。差排理论认为,之所以存在上述矛盾,是因为晶体的切变在微观上并非一侧相对於另一侧的整体刚性滑移,而是通过差排的运动来实现的。一个差排从材料内部运动到了材料表面,就相当於其差排线扫过的区域整体沿着该差排伯格斯向量方向滑移了一个单位距离(相邻两晶面间的距离)。这样,随着差排不断地从材料内部发生并运动到表面,就可以提供连续塑性形变所需的晶面间滑移了。与整体滑移所需的打断一个晶面上所有原子与相邻晶面原ꐊl的键合相比,差排滑移仅需打断差排线附近少数原子的键合,因此所需的外加剪应力将大大降低。
在对材料进行「冷加工」(一般指在绝对温度低於0.3 Tm下对材料进行的机械加工,Tm 为材料熔点的绝对温度)时,其内部的差排密度会因为差排的萌生与增殖机制的激活而升高。随着不同滑移系差排的启动以及差排密度的增大,差排之间的相互交截的情况亦将增加,这将显着提高滑移的阻力,在力学行为上表现为材料「越变形越硬」的现象,该现象称为加工硬化(work hardening)或应变硬化(strain
hardening)。缠结的差排常能在塑性形变初始发生时的材料中找到,缠结区边界往往比较模糊;在发生动态回复(recovery)过程後,不同的差排缠结区将分别演化成一个个独立的胞状结构,相邻胞状结构间一般有小於15°的晶体学取向差(小角晶界)。
由於差排的积累和相互阻挡所造成的应变硬化可以通过适当的热处理方法来消除,这种方法称为退火。退火过程中金属内部发生的回复或再结晶等过程可以消除材料的内应力,甚至完全恢复材料变形前的性能。
刃差排的爬升
差排可以在包含了其伯格斯向量和差排线的平面内滑移。螺差排的伯氏向量平行於差排线,因此它可以在差排线所在的任何平面内滑移。而刃差排的伯氏向量垂直於差排线,所以它只有一个滑移面。但刃差排还有一种在垂直於其滑移面方向上的运动方式,这就是爬升,即构成刃差排的多余半原子面的伸长或缩短。
爬升的驱动力来自於晶格中空位的运动。如图9所示,若一个空位移到了刃差排滑移面上与差排线相邻的位置上,则差排核心处的原子将有可能「跃迁」到空位处,造成半原子面(差排核心)向上移动一个原子间距,这一刃差排「吸收」空位的过程称为正爬升。若反之,有原子填充到半原子面下方,造成差排核心向下移动一个原子间距,则称为负爬升。
由於正爬升导致了多余半原子面的退缩,所以将使晶体在垂直半原子面方向收缩;反之,负爬升将使晶体在垂直半原子面方向膨胀。因此,在垂直半原子面方向施加的压应力会促使正爬升的发生,反之拉应力则会促使负爬升的发生。这是爬升与滑移在力学影响上的主要差别,因为滑移是由剪应力而非正应力促成的。
差排的滑移与爬升另一处差异在於温度相关性。温度的升高能大大增加差排爬升的机率。相比而言,温度对滑移的影响则要小得多。
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