控制变形原理与应用基础-7-1.ppt

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第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
(a)金单晶沿[001]方向的压缩蠕变,σ=100gf/mm2,T=840℃,ε≈20%,Castaing的电子探针图像,×14()
(b)AgCl单晶沿[001]方向的压缩蠕变,σ=75gf/mm2,T=340℃,ε≈11%,紫外线图像,×120()
(d)橄榄石晶粒内由倾角晶界分开的亚晶粒SaltLakeCrater(Hawaii)油橄榄石团块天然高温变形,偏振光学显微镜,×7(Nicolas)
(c)NaCl单晶沿[001]方向的压缩蠕变,σ=35gf/mm2,T=680℃,ε≈12%,腐蚀坑法,×85()
平行于滑移带的伸长的亚晶粒带:这是当变形仅仅由一个或两个滑移系统产生时的典型组织。伸长亚晶粒带被较宽的几乎等轴的胞状组织分开,该种亚结构在下列金属中可经常观察到。Fe-Si多晶,铜、钼单晶,NaCl、MgO单晶。
由刃型位错形成的垂直于滑移面的长倾角界面
如果仅存在一个激活滑移面,则墙可能呈规则分布,对TiO2单晶铝的蠕变;
如果两个互相垂直的滑移系统激活,则可以得到长方形的小单元,这在许多立方晶体蠕变时可观察到,例如:AlMoAuCoOLiFNaClAl2O3-MgO

-第一层次
第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
晶界或亚晶界附近的细多边形化:晶界和亚晶界是位错滑移的障碍,这一事实会导致在晶界或亚晶界附近集中形成小尺寸亚晶粒,这一现象常常伴随着锯齿状晶界的产生。
等轴亚晶粒:当两个以上的滑移系统开动或者温度足够高致使位错能快速攀移时,带状或长方形的亚结构被等轴亚结构取代,等轴亚结构的墙与滑移面没有直接的几何关系,即包括一个倾角分量和一个扭转分量。

第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
-第一层次
亚晶粒内部和位错的分布形态等

第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
-第二层次
若位错密度很低,则在亚晶粒内可均匀分布;
对于较高的位错密度,其分布成为不均匀的,位错集结成位错缠结或取向差较小(数量级为1°)的墙的形式,形成内部只有极少弧立位错的胞状组织。
这种胞状组织同低温大变形条件下观察到的明显相似,用较高放大倍数的腐蚀坑技术可将其显示出来,用透射电镜观察效果会更好一些。

第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
-小结
亚晶粒与胞状结构是两个层次的亚结构描述;
位错排列成与滑移面垂直的倾侧界面时,根据情况可能是第一层次的也可能是第二层次的,因此分类无须特别严格;
当研究亚结构(尤其是尺寸)随各种参数变化时,重要的是应考虑存在可由不同技术揭示出来的两种层次的亚结构,可能第二层次的亚结构并不标志变形的特征,而是在实验结束时不可避免的热作用在单元内位错的重新排列。
亚晶粒尺寸DG和应力σ间有经验关系,n通常等于1,有时小于1。
只有n=1时,方程量纲才正确,K有物理意义。
在亚结构为由四个面是倾角晶界(大多数情况)的平行六面体形成时,系数K正比于平行墙系统比垂直墙系统超出的同号位错数目。
DG在等轴晶或截面近于方形的情况为亚晶粒的平均尺寸;在亚晶粒被拉长的情况,代表平行墙面的间距。
亚晶粒的平均尺寸总是与外应力成反比,而几乎与温度无关。但是对于控制速度的变形(扭转、挤压),稳态阶段的应力取决于温度。所以经常研究亚晶粒尺寸随Zener-Hollomon参数Z的变化,而不是与外应力的关系。

——第一层次
第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
(a)AgCl蠕变后亚晶粒内的二次亚结构,σ=50gf/mm2,T=330℃,ε=13%,紫外线像,×360()
(b)NaCl蠕变后亚晶粒内的二维位错网(位错垂直于纸面),σ=35gf/mm2,T=780℃,ε=30%,蚀坑法,×520()
若亚晶粒内的位错在各自应力场作用下平衡或形成三维位错网,则位错密度取决于σ;
在有些情况人们从实验中发现由于指数小于2,ρ取决于σ;
Al:随σ的增大,。

——第二层次
第七章、变形速度与显微组织结构间的关系

——第一层次-亚晶粒的形成
第七章、变形速度与显微组织结构间的关系
当初始阶段开始时,变形先在包括易滑移方向的一个滑移系统开始,该系统的滑移带锁住了第二个系统的位错,使其重新排列形成墙,结果在初始滑移位置得到拉长的亚晶粒带。
当初始阶段的变形增加时,第二个滑移系统愈来愈变得活跃,产生不明显的滑移带。第一个系统滑移主要集中于拉长的大尺寸亚晶粒,位错的刃型部分塞积在端部,并且重新排列成与初始大尺寸亚晶粒垂直的墙,这一过程导致亚晶粒内大面积“碎化”成相同的尺寸。