单晶的滑移.PPT

* * * * * * * * * * * * 圖8.21(c,d) P.267 圖 8.21　顯微組織照片顯示黃銅再結晶及晶粒生長的幾個階段。(c) 再結晶晶粒取代部分冷加工晶粒（580°C，4 秒）。(d) 完成再結晶（580°C，8 秒）。 圖8.21(e,f) P.267 圖 8.21　顯微組織照片顯示黃銅再結晶及晶粒生長的幾個階段。(e) 580°C，15 分鐘後晶粒生長。( f ) 700°C，10 分鐘後晶粒生長。放大 75 倍。 再結晶的程度取決於時間和溫度。再結晶度（或再結晶比例）隨著時間的增加而增加。 某一特定金屬合金的再結晶行為有時可以它的再結晶溫度（recrystallization temperature）說明，這溫度是指以 1 小時完成再結晶過程的溫度。 在再結晶溫度以上的溫度所進行的塑性變形稱為熱加工（hot working），材料保持柔软及延性。 P.268 圖8.22 P.268 圖 8.22　退火溫度（退火時間 1 小時）對黃銅合金抗拉強度和延性的影響。晶粒大小和退火溫度的關係如圖所示。晶粒組織歷經回復、再結晶和晶粒生長等階段的變化亦以圖表示。 圖8.23 P.269 圖 8.23　鐵的再結晶溫度隨冷加工百分率而改變，當變形量低於臨界值（約 5%CW），再結晶便不會發生。 再結晶在純金屬中比在合金中進行得更快，有時添加合金可以大大地提昇再結晶溫度。對純金屬而言，再結晶溫度通常為0.3Tm， Tm 是熔點的絕對溫度；有些商用合金卻可能高達0.7Tm。一些金屬和合金的再結晶溫度與熔點列於表8.2。 8.14 晶粒生長 再結晶完成後，若金屬仍保持在高溫下，無應變狀態下的晶粒會繼續生長，此現象稱為晶粒生長（grain growth）。 晶粒生长驱动力：随晶粒大小增加，晶界面积减少，界面能随之减少。晶界迁移导致小晶粒减少，大晶粒长大。 多晶材料的晶粒直徑 d 隨著時間 t 依下列關係改變： 其中d0是在t＝0時的晶粒直徑，K和n是與時間無關的常數，n的值通常大於或等於2。 P.271 P.272 圖8.24 圖 8.24　圖示說明如何藉著原子擴散來晶粒生長。 圖8.25 P.272 圖 8.25　黃銅在幾個不同溫度下的晶粒生長，其晶粒直徑和時間的對數關係。 陶瓷材料的變形機構（Deformation Mechanisms for Ceramic Materials） 在室溫時，大部分的陶瓷材料在產生塑性變形之前就先破裂了，但是我們仍然值得探究可能的機構。 結晶和非結晶陶瓷的塑性變形並不相同，我們將逐一討論。 8.15 結晶陶瓷 結晶陶瓷和金屬一樣，也是藉著差排運動產生塑性變形。 結晶陶瓷的鍵結主要是離子鍵，因此只有少數可供差排移動的滑移系統（結晶學平面以及平面上的方向），這是因為離子帶電荷的特性所致（离子键的方向性）。 共价键陶瓷滑移也十分困难：共价键强度高、滑移系统数目少、差排结构复杂 。 P.273 8.16 非結晶陶瓷 非結晶陶瓷是藉著黏性流（viscous flow）來產生變形，因為它們沒有規則的原子結構。 黏性流的特徵性質－黏度（viscosity），表示非結晶材料抵抗變形的能力。兩片平行平板間受剪應力的黏性流體，其黏度 η 是施加剪應力 τ 對沿垂直平板距離 dy 的流速改變量 dv 的比值，或 黏度的單位是泊（P）和帕斯卡一秒（Pa-s）； 1 P=1dyne-s/cm2， 1 Pa-s=1 N-s/m2。兩種不同單位的轉換為：10P = 1 Pa-s, 温度升高黏度减少。 P.273 圖8.26 P.273 圖 8.26　液體或流體玻璃受到施加剪應力的黏性流示意圖。 高分子的變形機構及其強化（Mechanisms of Deformation and for Strengthening ofPolymers） 兩類高分子的變形模式值得我們注意─半結晶和彈性體。 剛性和強度對於半結晶材料經常是比較重要的考量，接下來的章節探討彈性和塑性變形的機構； 彈性體是利用到它不尋常的彈性質，其變形機構也將一併說明。 8.17 半結晶高分子的變形 彈性變形機構 Mechanism of Elastic Deformation 半結晶高分子彈性變形的開始是來自非晶質區的鏈分子沿著張應力方向伸長的結果。 變形第一階段，非晶質繫鏈伸長。 变形第二阶段， 非晶質區和積層結晶區都發生改變，非晶質鏈繼續沿著應力伸長，而積層微晶內強壯的鏈共價鍵也隨之彎曲及伸展，造成積層微晶厚度上微量的彈性增長。 P.274 圖8.27 P.275 圖 8.27　半結晶高分子彈性變形的幾個階段。(a) 變形前兩相鄰折疊鏈積層及其中間的非晶質材料。(b) 變形第一階段，非晶質繫鏈伸長。(c) 積層微晶