臨界分切應(yīng)力是晶體滑移系開動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力,在一定程度上能夠反應(yīng)材料抗塑性變形能力,目前可以對(duì)單晶試樣做壓縮實(shí)驗(yàn)來計(jì)算得到材料的臨界分切應(yīng)力。由于單晶試樣的制備受實(shí)驗(yàn)條件的限制以及塑性變形的測(cè)量精度有限,因此實(shí)驗(yàn)方法具有很大的局限性。近幾十年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)作為介觀尺度的研究方法,逐漸成為預(yù)測(cè)材料臨界切分應(yīng)力的有效方法。目前位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)在顆粒增強(qiáng)材料中的研究較為深入,研究人員根據(jù)實(shí)際材料的晶體結(jié)構(gòu),建立相應(yīng)的單位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)模型,模擬發(fā)現(xiàn)顆粒增強(qiáng)材料的臨界切分應(yīng)力與顆粒的分布與平均半徑等因素相關(guān),但是計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)誤差較大。因此建立更符合實(shí)際的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型來預(yù)測(cè)臨界切分應(yīng)力具有重要意義。本課題以欠時(shí)效狀態(tài)下的鎳基合金與銅鈷合金為研究對(duì)象,基于位錯(cuò)與沉淀相的切過機(jī)制,考慮位錯(cuò)滑移過程中對(duì)晶體結(jié)構(gòu)改變的影響,建立了雙位錯(cuò)與沉淀相交互作用的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型,研究了有序強(qiáng)化機(jī)制下γ′沉淀相的平均半徑、體積分?jǐn)?shù)、反向疇界能對(duì)臨界分切應(yīng)力的影響,同時(shí)研究了晶格錯(cuò)排機(jī)制下γ′沉淀相的平均半徑、體積分?jǐn)?shù)、晶格錯(cuò)排程度對(duì)臨界分切應(yīng)力的影響。并在S I Rao的顆粒模型基礎(chǔ)上考慮了顆粒尺寸的... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

碳化硅晶體上生長的一條螺旋線

拉伸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，研究其在750~800℃時(shí)臨界分切應(yīng)力的變化情況，M.Kolbe認(rèn)為之所以兩種合金的臨界分切應(yīng)力均在780℃時(shí)有所降低，是由于Ni空位原子的擴(kuò)散使Al原子發(fā)生了移動(dòng)，他詳細(xì)闡述了低溫狀態(tài)與高溫狀態(tài)下位錯(cuò)穿過沉淀相的不同，低溫時(shí)，γ相中一對(duì)a/2<110>（a為晶格常數(shù)）超位錯(cuò)在{111}晶面上滑移，并切過γ′沉淀相，超位錯(cuò)在γ′沉淀相中所受的反向疇界力相互抵消，不產(chǎn)生層錯(cuò)；高溫時(shí)，兩根a/6<112>位錯(cuò)無法同時(shí)在{111}晶面上滑移，因?yàn)槊恳粋�(gè)位錯(cuò)都在γ相中產(chǎn)生堆垛層錯(cuò)，而后續(xù)的滑移無法消除已經(jīng)產(chǎn)生的層錯(cuò)。圖1-2溫度、金屬純度對(duì)臨界分切應(yīng)力的影響[7]Fig.1-2TheeffectoftemperatureandmetalpurityonCRSS目前仍很難測(cè)定晶體材料的臨界分切應(yīng)力[7]，一方面是由于理想實(shí)驗(yàn)材料的生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)，另一方面是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)測(cè)量精度有限。對(duì)單晶樣品進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得材料的臨界切分應(yīng)力[7-9]，目前主要可以通過水玶布魯基漫法[11]、高溫梯度定向凝固法[10]及丘克拉斯基[12]法等來制備單晶試樣。但是這些方法均受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，難以得到處于某種所需相態(tài)的實(shí)驗(yàn)材料。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度有限，實(shí)驗(yàn)很難精確的找出材料的屈服點(diǎn)，實(shí)際得到的屈服點(diǎn)相比真正的屈服點(diǎn)往往具有一定的滯后性，因此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的臨界分切應(yīng)力并不是開動(dòng)滑移系所需的最小應(yīng)力，而是大量位錯(cuò)相互作用后的應(yīng)力集合。針對(duì)以上的問題，研究人員考慮采用結(jié)構(gòu)簡單的材料，通過拉伸試驗(yàn)觀察材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)情況，研究臨界分切應(yīng)力與位錯(cuò)密度、晶格錯(cuò)排等因素之間的內(nèi)在關(guān)系，將位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與材料晶體結(jié)構(gòu)結(jié)合起來建立合適的模型，實(shí)現(xiàn)定量表征材料的塑性變形過程[13]，從而預(yù)測(cè)臨界分切應(yīng)力。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-其中v代表位錯(cuò)段的運(yùn)動(dòng)速度，表示的是滑移線方向上作用在位錯(cuò)線上的力,B是粘性阻尼系數(shù)。通過此方程可以得到位錯(cuò)構(gòu)型的演化過程。在位錯(cuò)構(gòu)型演化過程中，位錯(cuò)的相互作用是比較復(fù)雜的問題，它包括位錯(cuò)的分解，位錯(cuò)的纏結(jié)，分錯(cuò)割接扭折等等，很多具體細(xì)節(jié)仍未確定，需要通過大量的實(shí)驗(yàn)或原子模擬來制定合適準(zhǔn)則[24]。圖1-3(a)位錯(cuò)線的潛在晶格描述(b)位錯(cuò)線的連續(xù)化描述Fig.1-3Therepresentationofdislocation通過離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的方法，可以模擬晶體材料的塑性變形過程，從而預(yù)測(cè)晶體材料的各種力學(xué)性能。目前，離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)方法已經(jīng)在分析位錯(cuò)形成、演化，定性解釋滑移階段硬化等方面有了很深入的研究。例如：楊繼紅等人通過離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的方法模擬了單晶Cu在循環(huán)載荷下的位錯(cuò)的進(jìn)程和演化過程[25];黃國君等人則提出了在單晶中滑移位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型及偶極子的攀移機(jī)制[26]，這些可以定性的解釋了位錯(cuò)花樣的形成。Madec等人[27]基于Taylor硬化率研究共線位錯(cuò)的相互作用和相關(guān)的硬化現(xiàn)象。Greer[28]等人通過模擬發(fā)現(xiàn)在體心立方晶體中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度低，位錯(cuò)容易通過與自身相互作用而形成位錯(cuò)網(wǎng)，因而不會(huì)出現(xiàn)位錯(cuò)逃逸現(xiàn)象。在離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)方法中，可通過已有位錯(cuò)理論精確計(jì)算出位錯(cuò)間的長程作用，而位錯(cuò)間的短程作用（例如位錯(cuò)的連接與交割的形成、位錯(cuò)形核與湮滅等）則可以通過本構(gòu)法則來進(jìn)行模擬得到。1.2.3位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的分類按照研究區(qū)域的維度位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型可以分成二維和三維。真實(shí)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)是在三維區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的，因此三維的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)比二維的考慮更全面。由于位錯(cuò)在金屬內(nèi)的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，因此建立完全符合實(shí)際位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的模型不太現(xiàn)實(shí)，一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]晶體材料循環(huán)變形的微尺度效應(yīng)及其離散位錯(cuò)模擬[D]. 侯傳濤.華中科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3599155