塑性變形過程中的位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、材料的力學(xué)性能與位錯(cuò)的幾何形態(tài)、位錯(cuò)間相互作用、位錯(cuò)與溶質(zhì)原子間相互作用、位錯(cuò)開動(dòng)等密切相關(guān)。塑性變形過程中位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的演化與位錯(cuò)的產(chǎn)生、增殖、湮滅密切相關(guān)，也是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過程。本文從微-介觀尺度出發(fā)，運(yùn)用位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)研究材料塑性變形過程中位錯(cuò)的密度、速度及其組態(tài)的變化，討論了位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用，分析材料的鋸齒形屈服行為。主要內(nèi)容如下：
　　 1)單晶塑性變形過程中，在增殖和湮滅機(jī)制的聯(lián)合作用下，位錯(cuò)密度及速度均處于波動(dòng)狀態(tài)；

2、總體上來說，位錯(cuò)速度隨著外力和溫度的上升而增加，而位錯(cuò)密度則隨著外力的加大和溫度的降低而升高。同時(shí)，溫度和應(yīng)變率對(duì)位錯(cuò)的組態(tài)影響也很顯著：溫度升高，位錯(cuò)的交滑移頻率逐漸提高，位錯(cuò)組態(tài)逐漸從網(wǎng)格狀位錯(cuò)墻向位錯(cuò)胞方向發(fā)展，層錯(cuò)密度提高；應(yīng)變率提高，位錯(cuò)交滑移頻率下降，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式主要為平面滑移，位錯(cuò)組態(tài)主要為位錯(cuò)墻。
　　 2)靜態(tài)模擬中，溶質(zhì)原子在刃型位錯(cuò)中心處偏聚了大量的溶質(zhì)原子，形成Cottrell氣團(tuán)。由于體積膨脹大于零，溶

3、質(zhì)原子在正刃型位錯(cuò)下方偏聚，在負(fù)刃型位錯(cuò)上方偏聚。
　　 3)動(dòng)態(tài)模擬中，當(dāng)外加應(yīng)力較小時(shí)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受到溶質(zhì)原子的遲滯作用大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)十分緩慢；當(dāng)外加應(yīng)力較大時(shí)，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)趕不上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)位錯(cuò)的作用較小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)很快；在中間應(yīng)力作用下，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)高低起伏狀態(tài)，一定程度上揭示了鋸齒形屈服行為的物理背景。
　　 4)在中間應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生鋸齒形屈服行為時(shí)，位錯(cuò)和溶質(zhì)原子不斷重復(fù)著“掙脫”和“釘扎”的作用，位