控制变形原理与应用基础-7-1.ppt

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1、l l仅知道稳态阶段的应力和温度还不能唯一地确定高温变形速度。至今仅知道稳态阶段的应力和温度还不能唯一地确定高温变形速度。至今仅知道稳态阶段的应力和温度还不能唯一地确定高温变形速度。至今仅知道稳态阶段的应力和温度还不能唯一地确定高温变形速度。至今一直将影响一直将影响一直将影响一直将影响 的另一个因子即与样品的本质乃至历史有关的所有因素的另一个因子即与样品的本质乃至历史有关的所有因素的另一个因子即与样品的本质乃至历史有关的所有因素的另一个因子即与样品的本质乃至历史有关的所有因素都归并到都归并到都归并到都归并到“组织组织组织组织”项中。项中。项中。项中。l l组织组织组织组织。或更确切地称为显微组

2、织。或更确切地称为显微组织。或更确切地称为显微组织。或更确切地称为显微组织因为通常只有用光学或电子显微因为通常只有用光学或电子显微因为通常只有用光学或电子显微因为通常只有用光学或电子显微镜才能观察到，可以并且应该分不同的层次来描述。镜才能观察到，可以并且应该分不同的层次来描述。镜才能观察到，可以并且应该分不同的层次来描述。镜才能观察到，可以并且应该分不同的层次来描述。l l样品样品样品样品：由一个或多个不同化学成分或晶体结构的相组成。这些相以不：由一个或多个不同化学成分或晶体结构的相组成。这些相以不：由一个或多个不同化学成分或晶体结构的相组成。这些相以不：由一个或多个不同化学成分或晶体结构的相

3、组成。这些相以不同的方式分布在样品中。同的方式分布在样品中。同的方式分布在样品中。同的方式分布在样品中。l l相相相相：相同化学成分或晶体结构的区域。该区域可包含许多晶粒也可以：相同化学成分或晶体结构的区域。该区域可包含许多晶粒也可以：相同化学成分或晶体结构的区域。该区域可包含许多晶粒也可以：相同化学成分或晶体结构的区域。该区域可包含许多晶粒也可以由一个晶粒组成。不同相结构间有相界。种类、形状、分布、体积。由一个晶粒组成。不同相结构间有相界。种类、形状、分布、体积。由一个晶粒组成。不同相结构间有相界。种类、形状、分布、体积。由一个晶粒组成。不同相结构间有相界。种类、形状、分布、体积。l l晶粒

4、晶粒晶粒晶粒：位向不同的、被两维缺陷位向不同的、被两维缺陷位向不同的、被两维缺陷位向不同的、被两维缺陷晶界分开的晶体。晶粒的组成分晶界分开的晶体。晶粒的组成分晶界分开的晶体。晶粒的组成分晶界分开的晶体。晶粒的组成分晶粒内部和晶界二个方面。晶粒尺寸、形状、取向分布及晶界特征。晶粒内部和晶界二个方面。晶粒尺寸、形状、取向分布及晶界特征。晶粒内部和晶界二个方面。晶粒尺寸、形状、取向分布及晶界特征。晶粒内部和晶界二个方面。晶粒尺寸、形状、取向分布及晶界特征。7.1 7.1 7.1 7.1 概述概述概述概述第七章、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l l晶内结构晶内结构

5、晶内结构晶内结构：位错的本质、密度和分布（位错的本质、密度和分布（位错的本质、密度和分布（位错的本质、密度和分布（FrankFrankFrankFrank网、滑移线、多边形化墙）；网、滑移线、多边形化墙）；网、滑移线、多边形化墙）；网、滑移线、多边形化墙）；位错运动障碍物的本质、密度和分布（共格或非共格析出相、夹位错运动障碍物的本质、密度和分布（共格或非共格析出相、夹位错运动障碍物的本质、密度和分布（共格或非共格析出相、夹位错运动障碍物的本质、密度和分布（共格或非共格析出相、夹杂物等）。杂物等）。杂物等）。杂物等）。l l晶界结构晶界结构晶界结构晶界结构：或多或少的取向差构成的二维原子排列结构

6、或多或少的取向差构成的二维原子排列结构或多或少的取向差构成的二维原子排列结构或多或少的取向差构成的二维原子排列结构；杂质偏析、共格或非共格析出相杂质偏析、共格或非共格析出相杂质偏析、共格或非共格析出相杂质偏析、共格或非共格析出相。7.1 7.1 7.1 7.1 概述概述概述概述l l界面：界面：界面：界面：相界：不同相间的界面；相界：不同相间的界面；相界：不同相间的界面；相界：不同相间的界面；晶界：晶界：晶界：晶界：或多或少的取向差构成的二维原子排列结构或多或少的取向差构成的二维原子排列结构或多或少的取向差构成的二维原子排列结构或多或少的取向差构成的二维原子排列结构。第七章、变形速度与显微组织

7、结构间的关系第七章、变形速度与显微组织结构间的关系l l以显微组织为考查对象时，晶体的结合本质（金属键、共价键、离子以显微组织为考查对象时，晶体的结合本质（金属键、共价键、离子以显微组织为考查对象时，晶体的结合本质（金属键、共价键、离子以显微组织为考查对象时，晶体的结合本质（金属键、共价键、离子键或分子键）则显得不太重要，困此可将离子晶体、纯金属和固溶体键或分子键）则显得不太重要，困此可将离子晶体、纯金属和固溶体键或分子键）则显得不太重要，困此可将离子晶体、纯金属和固溶体键或分子键）则显得不太重要，困此可将离子晶体、纯金属和固溶体一并论述。一并论述。一并论述。一并论述。l l因为力学参数是显微

8、组织的函数，故显微组织亦是力学参数因为力学参数是显微组织的函数，故显微组织亦是力学参数因为力学参数是显微组织的函数，故显微组织亦是力学参数因为力学参数是显微组织的函数，故显微组织亦是力学参数 、及及及及温度（温度（温度（温度（T T T T）的函数，因此，更确切的说法是变形速度或应力与显微组）的函数，因此，更确切的说法是变形速度或应力与显微组）的函数，因此，更确切的说法是变形速度或应力与显微组）的函数，因此，更确切的说法是变形速度或应力与显微组织之间的关系而不是显微组织对织之间的关系而不是显微组织对织之间的关系而不是显微组织对织之间的关系而不是显微组织对和和和和的影响。的影响。的影响。的影响。

9、l l蠕变和控制速度的变形实验可提供大量的观察结果和定性数据。这些蠕变和控制速度的变形实验可提供大量的观察结果和定性数据。这些蠕变和控制速度的变形实验可提供大量的观察结果和定性数据。这些蠕变和控制速度的变形实验可提供大量的观察结果和定性数据。这些原始结果到目前为止，对了解物理机制的要点并没有新的突破。原始结果到目前为止，对了解物理机制的要点并没有新的突破。原始结果到目前为止，对了解物理机制的要点并没有新的突破。原始结果到目前为止，对了解物理机制的要点并没有新的突破。7.1 7.1 7.1 7.1 概述概述概述概述第七章、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l l

10、通常将等轴晶粒的平均大小定义为晶粒尺寸通常将等轴晶粒的平均大小定义为晶粒尺寸通常将等轴晶粒的平均大小定义为晶粒尺寸通常将等轴晶粒的平均大小定义为晶粒尺寸D D D DG G G G。多晶体的总变。多晶体的总变。多晶体的总变。多晶体的总变形（形（形（形（t t t t）通常由晶粒间相互移动引起的变形（）通常由晶粒间相互移动引起的变形（）通常由晶粒间相互移动引起的变形（）通常由晶粒间相互移动引起的变形（J J）和晶粒）和晶粒）和晶粒）和晶粒本身的变形本身的变形本身的变形本身的变形GG两部分组成；两部分组成；两部分组成；两部分组成；l l若晶粒尺寸足够大（若晶粒尺寸足够大（若晶粒尺寸足够大（若晶粒尺

11、寸足够大（D D D DG G G G100m100m100m100m），变形速度不再依赖于晶粒），变形速度不再依赖于晶粒），变形速度不再依赖于晶粒），变形速度不再依赖于晶粒尺寸，因此，大晶粒多晶体在稳态阶段蠕变规律尺寸，因此，大晶粒多晶体在稳态阶段蠕变规律尺寸，因此，大晶粒多晶体在稳态阶段蠕变规律尺寸，因此，大晶粒多晶体在稳态阶段蠕变规律=f(T=f(T=f(T=f(T，)与单晶没有明显的差别；与单晶没有明显的差别；与单晶没有明显的差别；与单晶没有明显的差别；7.2 7.2 7.2 7.2 力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系第七章、变形速度与显微

12、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l l对于细晶粒多晶体（对于细晶粒多晶体（对于细晶粒多晶体（对于细晶粒多晶体（D D D DG G G G100m100m100m100m），当），当），当），当D D D DG G G G减少时变形速度增加，这可减少时变形速度增加，这可减少时变形速度增加，这可减少时变形速度增加，这可能因为能因为能因为能因为D D D DG G G G减少时，由晶界滑移引起的变形增大。可是多晶体晶界的减少时，由晶界滑移引起的变形增大。可是多晶体晶界的减少时，由晶界滑移引起的变形增大。可是多晶体晶界的减少时，由晶界滑移引起的变形增大。可是多晶体晶界的滑移速度

13、是由晶粒内部的变形过程控制的；滑移速度是由晶粒内部的变形过程控制的；滑移速度是由晶粒内部的变形过程控制的；滑移速度是由晶粒内部的变形过程控制的；l l对于超细晶粒多晶体高温扩散蠕变变形和超塑性变形尤为重要，为对于超细晶粒多晶体高温扩散蠕变变形和超塑性变形尤为重要，为对于超细晶粒多晶体高温扩散蠕变变形和超塑性变形尤为重要，为对于超细晶粒多晶体高温扩散蠕变变形和超塑性变形尤为重要，为了保证变形过程中相邻晶粒的相容性以及晶体的完整性，晶界的滑了保证变形过程中相邻晶粒的相容性以及晶体的完整性，晶界的滑了保证变形过程中相邻晶粒的相容性以及晶体的完整性，晶界的滑了保证变形过程中相邻晶粒的相容性以及晶体的完

14、整性，晶界的滑移是必要的。因此可以将变形描述为由晶界滑移协调的扩散变形或移是必要的。因此可以将变形描述为由晶界滑移协调的扩散变形或移是必要的。因此可以将变形描述为由晶界滑移协调的扩散变形或移是必要的。因此可以将变形描述为由晶界滑移协调的扩散变形或者由扩散协调的晶界滑移变形。者由扩散协调的晶界滑移变形。者由扩散协调的晶界滑移变形。者由扩散协调的晶界滑移变形。7.2 7.2 7.2 7.2 力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系力学参数和晶粒的关系第七章、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l l对于足够大的晶粒，蠕变速度不再与晶粒尺寸相关。其

15、原因是高对于足够大的晶粒，蠕变速度不再与晶粒尺寸相关。其原因是高对于足够大的晶粒，蠕变速度不再与晶粒尺寸相关。其原因是高对于足够大的晶粒，蠕变速度不再与晶粒尺寸相关。其原因是高温蠕变时晶粒温蠕变时晶粒温蠕变时晶粒温蠕变时晶粒“破碎破碎破碎破碎”成亚晶粒，亚晶粒间的取向差很小，相互成亚晶粒，亚晶粒间的取向差很小，相互成亚晶粒，亚晶粒间的取向差很小，相互成亚晶粒，亚晶粒间的取向差很小，相互间由位错墙或亚晶界分开，成为变形的基本要素。间由位错墙或亚晶界分开，成为变形的基本要素。间由位错墙或亚晶界分开，成为变形的基本要素。间由位错墙或亚晶界分开，成为变形的基本要素。l l很久以来就知道了高温蠕变时晶粒

16、可很久以来就知道了高温蠕变时晶粒可很久以来就知道了高温蠕变时晶粒可很久以来就知道了高温蠕变时晶粒可“破碎破碎破碎破碎”为亚晶粒。与变形为亚晶粒。与变形为亚晶粒。与变形为亚晶粒。与变形晶体高温加热时的多边形化相似（晶体高温加热时的多边形化相似（晶体高温加热时的多边形化相似（晶体高温加热时的多边形化相似（GuinierGuinierGuinierGuinier，Lacombe,1948Lacombe,1948Lacombe,1948Lacombe,1948），），），），位错通过攀移重新排列成分隔位错密度较低的单元的位错墙。位错通过攀移重新排列成分隔位错密度较低的单元的位错墙。位错通过攀移重新排列

17、成分隔位错密度较低的单元的位错墙。位错通过攀移重新排列成分隔位错密度较低的单元的位错墙。l l这种现象极其普遍，可以说当变形由位错攀移控制时总会伴随着这种现象极其普遍，可以说当变形由位错攀移控制时总会伴随着这种现象极其普遍，可以说当变形由位错攀移控制时总会伴随着这种现象极其普遍，可以说当变形由位错攀移控制时总会伴随着有亚晶粒形成。有亚晶粒形成。有亚晶粒形成。有亚晶粒形成。7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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7.3 7.3 7.3 7.3

18、 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系l l不管高温变形材料和变形条件（不管高温变形材料和变形条件（不管高温变形材料和变形条件（不管高温变形材料和变形条件（，T T T T）如何，实际上总是可）如何，实际上总是可）如何，实际上总是可）如何，实际上总是可以将亚结构分解成几种特征形貌来加以描述，这些可以单独出现，以将亚结构分解成几种特征形貌来加以描述，这些可以单独出现，以将亚结构分解成几种特征形貌来加以描述，这些可以单独出现，以将亚结构分解成几种特征形貌来加以描述，这些可以单独出现，也可以几种同时或者依次出现。也可以几种同时或者依次出现。也可以几

19、种同时或者依次出现。也可以几种同时或者依次出现。l l第一层次的亚结构：第一层次的亚结构：第一层次的亚结构：第一层次的亚结构：晶粒内由不同晶粒内由不同晶粒内由不同晶粒内由不同位错墙分开的取向不同的小单元位错墙分开的取向不同的小单元位错墙分开的取向不同的小单元位错墙分开的取向不同的小单元称为亚晶粒，可以说是第一层次的亚结构，相互之间的位向差的数称为亚晶粒，可以说是第一层次的亚结构，相互之间的位向差的数称为亚晶粒，可以说是第一层次的亚结构，相互之间的位向差的数称为亚晶粒，可以说是第一层次的亚结构，相互之间的位向差的数量级为度，尺寸大致为十几或一百微米左右。量级为度，尺寸大致为十几或一百微米左右。量

20、级为度，尺寸大致为十几或一百微米左右。量级为度，尺寸大致为十几或一百微米左右。l l第二层次的亚结构：第二层次的亚结构：第二层次的亚结构：第二层次的亚结构：亚晶粒内部，还有位错的分布形态（亚晶界）亚晶粒内部，还有位错的分布形态（亚晶界）亚晶粒内部，还有位错的分布形态（亚晶界）亚晶粒内部，还有位错的分布形态（亚晶界）构成第二层次的亚结构。构成第二层次的亚结构。构成第二层次的亚结构。构成第二层次的亚结构。7.3.1 7.3.1 7.3.1 7.3.1 多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述第七章、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

21、间的关系第七章、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)(a)(a)(a)金单晶沿金单晶沿金单晶沿金单晶沿001001001001方向的压方向的压方向的压方向的压缩蠕变，缩蠕变，缩蠕变，缩蠕变，=100gf/mm=100gf/mm=100gf/mm=100gf/mm2 2 2 2，T=840T=840T=840T=840，20%20%20%20%，CastaingCastaingCastaingCastaing的电子探针图像，的电子探针图像，的电子探针图像，的电子探针图像，14(P.Dorizzi)14(P.Dorizzi)14(P.Dorizzi)14(P.

22、Dorizzi)(b)(b)(b)(b)AgClAgClAgClAgCl单晶沿单晶沿单晶沿单晶沿001001001001方向的方向的方向的方向的压缩蠕变，压缩蠕变，压缩蠕变，压缩蠕变，=75gf/mm=75gf/mm=75gf/mm=75gf/mm2 2 2 2，T=340T=340T=340T=340，11%11%11%11%，紫外线，紫外线，紫外线，紫外线图像，图像，图像，图像，120(V.Pontikis)120(V.Pontikis)120(V.Pontikis)120(V.Pontikis)(d)(d)(d)(d)橄榄石晶粒内由倾橄榄石晶粒内由倾橄榄石晶粒内由倾橄榄石晶粒内由倾角晶界

23、分开的亚晶粒角晶界分开的亚晶粒角晶界分开的亚晶粒角晶界分开的亚晶粒Salt Lake Salt Lake Salt Lake Salt Lake Crater(HawaiiCrater(HawaiiCrater(HawaiiCrater(Hawaii)油橄油橄油橄油橄榄石团块天然高温变榄石团块天然高温变榄石团块天然高温变榄石团块天然高温变形，偏振光学显微镜，形，偏振光学显微镜，形，偏振光学显微镜，形，偏振光学显微镜，7(Nicolas)7(Nicolas)7(Nicolas)7(Nicolas)(c)NaClc)NaClc)NaClc)NaCl单晶沿单晶沿单晶沿单晶沿001001001001方

24、方方方向的压缩蠕变，向的压缩蠕变，向的压缩蠕变，向的压缩蠕变，=35gf/mm=35gf/mm=35gf/mm=35gf/mm2 2 2 2，T=680T=680T=680T=680，12%12%12%12%，腐蚀坑法，腐蚀坑法，腐蚀坑法，腐蚀坑法，85(J.P.Poirier)85(J.P.Poirier)85(J.P.Poirier)85(J.P.Poirier)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

25、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。组织分开，该种亚结构在下列金属中可经常观察到。组织分开，该种亚结构在下列金属中可经常观察到。组织分开，该种亚结构在下列金属中可经常观察到。Fe-Fe-Fe-Fe-SiSiSiSi多晶，多晶，多晶，多晶，铜、钼单晶，铜、钼单晶，铜、钼单晶，铜、钼单晶，NaClNaClNaClNaCl、MgOMgOMgOMgO单晶。单晶。

26、单晶。单晶。由刃型位错形成的垂直于滑移面的长倾角界面由刃型位错形成的垂直于滑移面的长倾角界面由刃型位错形成的垂直于滑移面的长倾角界面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，对如果仅存在一个激活滑移面，则墙可能呈规则分布，对如果仅存在一个激活滑移面，则墙可能呈规则分布，对如果仅存在一个激活滑移面，则墙可能呈规则分布，对TiOTiOTiOTiO2 2 2 2单单单单晶铝的蠕变；晶铝的蠕变；晶铝的蠕变；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如果两个互相垂直的滑移系统激活，则

27、可以得到长方形的小单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：元，这在许多立方晶体蠕变时可观察到，例如：元，这在许多立方晶体蠕变时可观察到，例如：元，这在许多立方晶体蠕变时可观察到，例如：Al Mo Au Al Mo Au Al Mo Au Al Mo Au CoOCoOCoOCoO LiFLiFLiFLiF NaClNaClNaClNaCl Al Al Al Al2 2 2 2O O O O3 3 3 3-MgO-MgO-MgO-MgO7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参

28、数和亚晶粒的关系7.3.1 7.3.1 7.3.1 7.3.1 多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述第一层次第一层次第一层次第一层次第七章、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的障碍，这一事实会导致在晶界或亚晶界

29、附近集中形成小尺的障碍，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寸亚晶粒寸亚晶粒寸亚晶粒,这一现象常常伴随着锯齿状晶界的产生。这一现象常常伴随着锯齿状晶界的产生。这一现象常常伴随着锯齿状晶界的产生。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使位错能快速攀移时，带状或长方形的亚结构被

30、等轴亚结构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，即包取代，等轴亚结构的墙与滑移面没有直接的几何关系，即包取代，等轴亚结构的墙与滑移面没有直接的几何关系，即包取代，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。括一个倾角分量和一个扭转分量。括一个倾角分量和一个扭转分量。括一个倾角分量和一个扭转分量。7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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7.3.1 7

31、.3.1 7.3.1 7.3.1 多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述第一层次第一层次第一层次第一层次亚晶粒内部和位错的分布形态等亚晶粒内部和位错的分布形态等亚晶粒内部和位错的分布形态等亚晶粒内部和位错的分布形态等7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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7.3.1 7.3.1 7.3.1 7.3.1 多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述第二层次第二层次第

32、二层次第二层次若位错密度很低，则在亚晶粒内可均匀分布；若位错密度很低，则在亚晶粒内可均匀分布；若位错密度很低，则在亚晶粒内可均匀分布；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，位错集结成位对于较高的位错密度，其分布成为不均匀的，位错集结成位对于较高的位错密度，其分布成为不均匀的，位错集结成位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（数量级为错缠结或取向差较小（数量级为错缠结或取向差较小（数量级为错缠结或取向差较小（数量级为1 1 1 1）的墙的形式，形成内部）的墙的形式，形成内部）的墙的形式，形成内部）的墙的形式，形成内部只有

33、极少弧立位错的胞状组织。只有极少弧立位错的胞状组织。只有极少弧立位错的胞状组织。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。效果会更好一些。效果会更好一些。效果会更好一些。7.3 7.

34、3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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7.3.1 7.3.1 7.3.1 7.3.1 多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述多边形化亚结构的描述小结小结小结小结l l亚晶粒与胞状结构亚晶粒与胞状结构亚晶粒与胞状结构亚晶粒与胞状结构是两个层次的亚结构描述；是两个层次的亚结构描述；是两个层次的亚结构描述；是两个层次的亚结构描述；l l位错排列成与滑移面垂直的倾侧界面时，根据情况可能是第位错排列成与滑移面垂直的倾侧界面时，根据情况可能

35、是第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，因此分类一层次的也可能是第二层次的，因此分类一层次的也可能是第二层次的，因此分类一层次的也可能是第二层次的，因此分类无须特别严格无须特别严格无须特别严格无须特别严格；l l当研究亚结构（尤其是尺寸）随各种参数变化时，当研究亚结构（尤其是尺寸）随各种参数变化时，当研究亚结构（尤其是尺寸）随各种参数变化时，当研究亚结构（尤其是尺寸）随各种参数变化时，重要的是重要的是重要的是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，可应考虑存在可由不同技术揭示出来的

36、两种层次的亚结构，可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。时不可避免的热作用在单元内位错的重新排列。时不可避免的热作用在单元内位错的重新排列。时不可避免的热作用在单元内位错的重新排列。l l亚晶粒尺寸亚晶粒尺寸亚晶粒尺寸亚晶粒尺寸 D D D DG G G G 和应力和应力和应力和应

37、力 间有经验关系，间有经验关系，间有经验关系，间有经验关系，n n n n 通常等于通常等于通常等于通常等于1 1 1 1，有时小于，有时小于，有时小于，有时小于1 1 1 1。l l只有只有只有只有n=1n=1n=1n=1时，方程量纲才正确，时，方程量纲才正确，时，方程量纲才正确，时，方程量纲才正确，K K K K 有物理意义。有物理意义。有物理意义。有物理意义。l l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，系数在亚结构为由四个面是倾角晶界

38、（大多数情况）的平行六面体形成时，系数 K K K K 正比于平行墙系统比垂直墙系统超出的同号位错数目。正比于平行墙系统比垂直墙系统超出的同号位错数目。正比于平行墙系统比垂直墙系统超出的同号位错数目。正比于平行墙系统比垂直墙系统超出的同号位错数目。l lD DGG 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。况，代表平行墙面的间距。况，代表平行墙面的间距

39、。况，代表平行墙面的间距。l l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尺寸随尺寸随尺寸随

40、Zener-HollomonZener-HollomonZener-HollomonZener-Hollomon参数参数参数参数Z Z Z Z的变化，而不是与外应力的关系。的变化，而不是与外应力的关系。的变化，而不是与外应力的关系。的变化，而不是与外应力的关系。7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系7.3.2 7.3.2 7.3.2 7.3.2 外应力和亚晶粒尺寸的关系外应力和亚晶粒尺寸的关系外应力和亚晶粒尺寸的关系外应力和亚晶粒尺寸的关系第一层次第一层次第一层次第一层次第七章、变形速度与显微组织结构间的关系第七

41、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第七章、变形速度与显微组织结构间的关系(a)(a)AgClAgCl蠕变后亚晶粒内的二次亚结蠕变后亚晶粒内的二次亚结蠕变后亚晶粒内的二次亚结蠕变后亚晶粒内的二次亚结构，构，构，构，=50gf/mm2=50gf/mm2，T=330T=330，=13%=13%，紫外线像，紫外线像，紫外线像，紫外线像，360(V.pontikis)360(V.pontikis)(b)(b)NaClNaCl蠕变后亚晶粒内的二维位错网蠕变后亚晶粒内的二维位错网蠕变后亚晶粒内的二维位错网蠕变后亚晶粒内的二维位错网(位位位位错垂直于纸面错垂直于纸面错垂直

42、于纸面错垂直于纸面)，=35gf/mm2=35gf/mm2，T=780T=780，=30%=30%，蚀坑法，蚀坑法，蚀坑法，蚀坑法，520(J.P.Poirier)520(J.P.Poirier)l l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，则位错密度取决于密度取决于密度取决于密度取决于；l l在有些情况人们从实验中发现由于指数小于在有些情况人们从实验中发现由于指数小于在有些情况人们从实验中发现

43、由于指数小于在有些情况人们从实验中发现由于指数小于2 2 2 2，取决于取决于取决于取决于；l lAlAlAlAl：随：随：随：随 的增大，的增大，的增大，的增大，n n n n 从从从从 0.33 0.33 0.33 0.33 增加到增加到增加到增加到 1 1 1 1。7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系7.3.3 7.3.3 7.3.3 7.3.3 亚晶粒的位错密度亚晶粒的位错密度亚晶粒的位错密度亚晶粒的位错密度第二层次第二层次第二层次第二层次第七章、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

44、结构间的关系7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系7.3.4 7.3.4 7.3.4 7.3.4 亚结构的形成亚结构的形成亚结构的形成亚结构的形成第一层次亚晶粒的形成第一层次亚晶粒的形成第一层次亚晶粒的形成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第七章、变形速度与显微组织结构间的关系l l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当初始阶段开始时，变形先在包括易滑移方向的

45、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。成墙，结果在初始滑移位置得到拉长的亚晶粒带。成墙，结果在初始滑移位置得到拉长的亚晶粒带。成墙，结果在初始滑移位置得到拉长的亚晶粒带。l l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，产当初始阶段的

46、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寸亚晶粒垂直的墙，这一过程导致亚晶粒内大面积寸亚晶粒垂直的墙，这

47、一过程导致亚晶粒内大面积寸亚晶粒垂直的墙，这一过程导致亚晶粒内大面积“碎化碎化碎化碎化”成相成相成相成相同的尺寸。同的尺寸。同的尺寸。同的尺寸。7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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l l如果只有两个滑移系统开动，最终可得到由四个倾角墙和两个扭如果只有两个滑移系统开动，最终可得到由四个倾角墙和两个扭如果只有两个滑移系统开动，最终可得到由四个倾角墙和两个扭如果只有两个滑移系统开动，最终可得到由四个倾角墙和两个扭转墙罚界的亚晶粒，这种墙的本质

48、已用电子显微镜和转墙罚界的亚晶粒，这种墙的本质已用电子显微镜和转墙罚界的亚晶粒，这种墙的本质已用电子显微镜和转墙罚界的亚晶粒，这种墙的本质已用电子显微镜和X X X X光技术进光技术进光技术进光技术进行了分析。行了分析。行了分析。行了分析。l l若应力和温度都很高，位错大量攀移，则滑移面难以确定，结果若应力和温度都很高，位错大量攀移，则滑移面难以确定，结果若应力和温度都很高，位错大量攀移，则滑移面难以确定，结果若应力和温度都很高，位错大量攀移，则滑移面难以确定，结果会得到等轴亚晶粒，同样如果有两个以上滑移系统开动时，亚晶会得到等轴亚晶粒，同样如果有两个以上滑移系统开动时，亚晶会得到等轴亚晶粒，

49、同样如果有两个以上滑移系统开动时，亚晶会得到等轴亚晶粒，同样如果有两个以上滑移系统开动时，亚晶粒界面不再是纯弯曲或纯扭转的。粒界面不再是纯弯曲或纯扭转的。粒界面不再是纯弯曲或纯扭转的。粒界面不再是纯弯曲或纯扭转的。7.3.4 7.3.4 7.3.4 7.3.4 亚结构的形成亚结构的形成亚结构的形成亚结构的形成第一层次亚晶粒的形成第一层次亚晶粒的形成第一层次亚晶粒的形成第一层次亚晶粒的形成7.3 7.3 7.3 7.3 力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系力学参数和亚晶粒的关系第七章、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l lHolt

50、HoltHoltHolt（1970197019701970）提出一个适用于低温变形胞状组织和高温变形时）提出一个适用于低温变形胞状组织和高温变形时）提出一个适用于低温变形胞状组织和高温变形时）提出一个适用于低温变形胞状组织和高温变形时来晶粒内部形成的胞状组织的模型。在该模型中，用与过饱和来晶粒内部形成的胞状组织的模型。在该模型中，用与过饱和来晶粒内部形成的胞状组织的模型。在该模型中，用与过饱和来晶粒内部形成的胞状组织的模型。在该模型中，用与过饱和固溶体的设幅分解类似的方法处理了由均匀位错形成胞状组织固溶体的设幅分解类似的方法处理了由均匀位错形成胞状组织固溶体的设幅分解类似的方法处理了由均匀位错