塑性變形過程中的位錯動力學分析.pdf

1、材料的力學性能與位錯的幾何形態(tài)、位錯間相互作用、位錯與溶質原子間相互作用、位錯開動等密切相關。塑性變形過程中位錯結構的演化與位錯的產生、增殖、湮滅密切相關，也是一個動力學過程。本文從微-介觀尺度出發(fā)，運用位錯動力學研究材料塑性變形過程中位錯的密度、速度及其組態(tài)的變化，討論了位錯與溶質原子的交互作用，分析材料的鋸齒形屈服行為。主要內容如下：
　　 1)單晶塑性變形過程中，在增殖和湮滅機制的聯合作用下，位錯密度及速度均處于波動狀態(tài)；

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

3、質原子在正刃型位錯下方偏聚，在負刃型位錯上方偏聚。
　　 3)動態(tài)模擬中，當外加應力較小時，位錯的運動受到溶質原子的遲滯作用大，位錯運動十分緩慢；當外加應力較大時，溶質原子的擴散速度遠趕不上位錯的運動，對位錯的作用較小，位錯運動很快；在中間應力作用下，位錯的運動出現高低起伏狀態(tài)，一定程度上揭示了鋸齒形屈服行為的物理背景。
　　 4)在中間應力狀態(tài)下發(fā)生鋸齒形屈服行為時，位錯和溶質原子不斷重復著“掙脫”和“釘扎”的作用，位