金属力学性质的微观及宏观理论6.5—大学、研究生教材讲解ppt课件

金属力学性质的微观 及宏观理论 姓名：123 学号：123 时间：123-jlu 第六章 金属的流变应力 6.5热激活参量与流变机制 引言： 根据第五节标题 ，可以了解本节主要研究热激 活参量对金属流变机制的影响。 本节根据Gibbs的分析，利用热激活参量的测 定来鉴别 控制流变的微观机制。 热激活参量与障碍类型的关系 由于温度较低时，流变可以用位错通 过热激活克服一定的障碍所实现的滑移来 描述，那么障碍的类型就直接影响着流 变。 因此，在测定热激活参量后，分析出 障碍类型就可直接看出流变机制。故研究 了以下内容。 三点内容 1.通过热激活参量的测定，识别流变过程中位错 滑移所遇到的障碍类型，即可鉴别控制流变的微 观机制。 2.描述位错-障碍间的真正相互作用的方法或函 数。 3.体心立方金属流变的热激活分析(mT=常数)。 内容1 根据位错的障碍类型，位错与障碍的 相互作用与*和T有无关系，确定热激活参 量e、Qe的测量表达式。从而转化到通 过测 量热激活参量，便可识别 位错滑移所 遇到的障碍类型。 在没有区分障碍的不同类型之前，作下述一般考 虑： 由式 (1 ) 实验 激活体积可写为： (2 ) (3 ) 注：可称为未增e激活体积， e也可称为增e激活体积。 将激活体积=lbd微分，得 (4) (5) 对一单独位错段，有关系 ： 联立(4)和(5)两式，得 (6) 分3种情况讨论 ： 1)如障碍是滑动位错上的割阶，显然其精细组态 可看作与*和T关系不大(割阶l很小，其对*和T 的偏导接近于零)，故按(6)和(8)两式，有 2)如障碍是分散的点障碍，则l依赖于位错段凸出 的程度(l较大)，根据Friedel计算l与滑移面上的 障碍密度N以及*之间有下述关系 和 (11) (10) (9) 让Qe对T重复上述微分手续，得 (7) 由实验 激活能Qe定义式 (8) 将(9)式分别代入(6)和(8)中，得 (3)如障碍是克服派-纳能谷时，由于位错的临界凸 起与局部应力的关系比较复杂，故不易求出e 与和Qe与H之间的一般关系。 (13) (12) (为弹 性系数) 其中 用Ui作为表征位错-障碍 间 的真正相互作用的函数。 内容2 就一般点障碍，有关系 将U分成与位错-障碍短程相互作用有关项 Ui 和与位错长 程相互作用有关项 U，则 其中，0为绝对 零度时的 又因为任何热激活参量除了直接与局部应力 *有 关外，在恒应力下*还要通过随温度的变化而变 化，如 (2.1 ) (2.3 ) (2.2 ) 此外，一般等温可逆过程中，内应力所作的功应 等 于Helmholtz自由能的减少，故在绝对 零度时，有 关系 联立(2.1)至(2.4)四式，可得 (2.4 ) (2.5 ) Gibbs认为 Ui才是表征位错-障碍间的真正相互作 用的函数。式中H和可由测量的Qe和e来计 算，适当的选取和后，Ui(*)即可求出。如用 所得不同*时的Ui值，还可外推求出*=0时的 Ui(0)值。 由内容1和2可以看出，对一些热激活参量的测 定，可以帮助我们识别 流变过 程中位错滑移所遇 到的障碍类型。 小结： 体心立方金属流变的热激活分析 内容3 目前，大家认为 体心立方结构中，位错运动的障 碍 主要是克服派-纳能谷。如果按临界凸起的激活能 表达式，将位错临 界凸起激活能写为 ， 再用热力学关系 由于一般认为 (3.1 ) (3.3 ) (3.2 ) 体心立方金属流变的热激活分析： 又有 (6.26) 联立(3.1)和(6.26)两式代入上式，便得到关系： (3.5) 又由第2章(2.72)式可知位错速度-应力指数m与位 错滑移速度有关系： (2.72) 如不变，上式可改写为 (3.6) 因为与 有正比关系，故(3.5)式可改写为 (3.7 ) 将(3.6)式代入(3.7)式，便有 或 (3.8) 根据(3.8)式作m-1/T图像，得到直线，如下图。 . Prekel，Lawley和 Conrad在高纯钼 的 实验 中得到了m与 1/T的正比关系(如图 6.11所示)，并求的 Wk=0.63eV(电子伏 特)。 图 6.11纯钼单 晶的m-1/T曲线 另有研究者用同样方法分析了退火、脱碳和淬 火状态的纯铁发现约 在150K以下，三种状态纯 铁 的数据都落在同一条直线上，并求得相应的 Wk=1.53电子伏特。这与Michalak在区熔铁中，用 电镜观 察到在140K以下位错分布是均匀的，140K 以上就成网状结构的现象完全吻合。 关于mT是否对所有体心立方金属都如(3.8)式所 示的为一常数，以及它就代表派-纳机制等问题 曾 有过不少讨论