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晶界滑动

发布时间:2023-09-16 18:15:50

晶界滑动

晶界滑动所属现代词,指的是高温下多晶体金属相邻晶粒在切应力作用下沿着晶粒间界的相对移动。高温下多晶体晶粒间界处的结合显著削弱,当受切应力作用时,晶粒发生沿着间界作相对的滑动而变形。晶界滑动速度相当缓慢,只有在蠕变条件下即温度高和应力低的情况下才显得重要。晶粒越小,单位体积内晶界面积越大,晶界滑动的作用就越大,即对总变形量的贡献就越大。

晶界滑动简介

晶界的运动有多种形式。其中,晶界滑动是在切应力作用下,沿晶界产生的晶体相对滑动。晶界滑动与晶界的力学性质密切相关。这方面的研究工作主要集中子双晶体。

制取双晶体是一项专门的技术。利用双晶体可以研究晶界硬化与晶界结构的关系。关于铝双晶晶界滑动的研究,就是基于晶界结构对晶界力学行为的影响。

晶界滑动特点

作晶界滑动时,通常总需要晶粒内有一定数量的位错运动与扩散塑性变形;因为大多数晶粒形状不规则,为了发生晶界滑动时不产生裂口,晶粒形状必须作相应的变化,位错运动是满足这种要求的主要途径。材料然加工时发生断裂的主要原因是,晶界滑动时在三晶粒交界处造成的应力集中使该处产生楔形裂口,然后受张应力作用而沿晶界扩展导致断裂。

晶界滑动晶界滑动量与时间的关系

晶界滑动量随时间的变化规律是典型的蠕变过程。但有两个特点:没有明显的孕育期,滑动是跳跃式。晶界滑动盈与取向差密切相关,是晶界结构敏感量。

McLean研究了多晶铝在200℃蠕变时各种机制对蠕变的贡献,其中包括晶界滑动。实验证明,随晶粒度的减小,晶界滑动对总蠕变量的贡献增加,尤其当蠕变速率比较小时,其相对贡献便更大。实验还证明,随着温度的升高,晶界滑动对总蠕变量的贡献会越来越大。

对于双晶铭,温度在较高的范围,如360℃和410℃,在晶界切应力作用下,晶界滑动量随时间的变化是与多晶铝的蠕变机制不相同的。蠕变过程完全是晶界的运动。由于晶界本身不可熊绝对平滑,故晶界的滑动是跳跃的。但在多晶体的蠕变过程中,即使晶界滑动占了相当的比重,却由于各个晶界滑动的跳跃不同步,所以总蠕变菌的空化则不是跳跃式的。晶界滑动是一不连续过程,并且开始就比较快,然后趋于恒速,最后为减速。但是,也可以是有明显的孕育期的,即受力后有一段时间不滑动,这取决于晶界滑动激活能。由于温度较高,晶界切应力较大,显著提高了晶界滑动的驱动力,因而滑动过程开始无孕育期。

晶界滑动晶界滑动速率的变化

Snowden提出,当温度较高时,晶界滑动应取决于原子由受压应力的“坎”沿晶扩散到受张应力的“坎”上去这一过程的控制,并给出晶界的滑动速率。受压应力随时间呈指数关系增大,且当切应力(载荷)增加时,受压应力增大的速度越快。根据Gif kips和Snowden的观点,晶界滑动取决于原子沿晶扩散的“坎”间距受压应力。由于受压应力随时间的迅速增大,所以晶界滑动越来越困难,以至逐渐减速。

晶界滑动总结

1.晶界滑动量与晶界取向差密切相关,而晶界取向差是反映晶界结构的重要参数之一,所以,晶界滑动速率是晶界结构的敏感量。

2.晶界滑动量随时间的变化具有蠕变规律的特征,但可能没有明显的孕育期,并且呈现跳跃式的增加。随着时间的增加,晶界滑动速率逐渐降低。

3.晶界滑动激活能随取向差变化而变化,并有明显的极大值和极小值。

4.温度对晶界滑动速率有重要影响。滑移速率随温度的升高呈指数增加。

5.晶界切应力对晶界滑动速率有重要影响。滑动速率随晶界切应力的增加呈线性上升。

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