晶界對性能的影響(編輯修改稿)
2025-07-24 22:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 位錯滑移所起的阻礙作用。無論是小角度晶界還是大角晶界都可以看成是位錯的集合體，從而成為直接阻礙晶內(nèi)位錯運(yùn)動的障礙。這種直接強(qiáng)化作用涉及到晶界與晶格滑移位錯的交互作用，包括以下幾個方面：（1）晶界具有短程應(yīng)力場，可阻礙晶格滑移位錯進(jìn)入或通過晶界，這是一種由位錯與晶界的應(yīng)力場的交互作用所引起的一種局部強(qiáng)化作用。對于一個無限長的小角度晶界，由于各位錯的應(yīng)力場彼此抵消的結(jié)果，將會表現(xiàn)出具有短程應(yīng)力場的特點(diǎn)，故當(dāng)晶格位錯進(jìn)入晶界的短程應(yīng)力場時，便會受到一定的阻礙作用。（2）若晶格滑移位錯穿過晶界時，其柏氏矢量發(fā)生變化，并形成晶界位錯（如果在第一種情況下若應(yīng)力較大時，晶格位錯可切過位錯墻，而在晶界上形成臺階或晶界位錯。在切過后晶格位錯的相氏矢量要有所改變，其變化量稱為晶界位錯的柏氏矢量）。晶界位錯當(dāng)其具有位于晶界面的柏氏矢量時，可沿晶界滑移；而當(dāng)其柏氏矢量具有垂直于晶界面的分量時，可沿晶界攀移，在晶界位錯攀移時，要產(chǎn)生或吸收晶格空位，當(dāng)晶界位錯與晶界中的“坎”相遇時，除非所形成的晶界位錯從滑移帶與晶界相交處移開，否則會引起反向應(yīng)力阻礙進(jìn)一步滑移。很可能，在部分滑移傳遞時，會形成沿晶界位錯塞積組態(tài)。這時晶界是否流變便成為決定強(qiáng)化程度的重要因素。（3）晶格位錯也可與晶界位錯相交發(fā)生位錯反應(yīng)。其結(jié)果也使位錯運(yùn)動受阻。此外，當(dāng)晶格位錯切過晶界位錯時也可與晶界位錯相交截而形成割階或彎折。所需附加的能量也會引起硬化效應(yīng)。若將此效應(yīng)擴(kuò)展到大角晶界時，可使晶界形成臺階而使晶界面積增加?；莆诲e與大角晶界也會發(fā)生交互作用。除了晶界本身對晶內(nèi)位錯滑移所起的阻礙作用，還有晶界發(fā)射位錯機(jī)制。晶界可以作為位錯源向晶內(nèi)發(fā)射位錯。若晶界中的“坎”或臺階本身是晶界位錯的話，在外力的作用下可發(fā)生分解反應(yīng)而生成晶格位錯。由于每個晶界位錯只能產(chǎn)生一個晶格位錯，這種晶界位錯源最終會衰竭。若晶界中的“坎”或臺階本身不是晶界位錯，當(dāng)沿晶界滑動的晶界位錯，遇到晶界上的“坎”或臺階時，可通過位錯反應(yīng)分解成兩個位錯。所生成的晶界位錯應(yīng)為螺形位錯，以使之交滑移而沿晶界繼續(xù)前進(jìn)，否則會引起位錯塞積，而阻礙位錯反應(yīng)及向晶內(nèi)發(fā)射位錯過程的繼續(xù)進(jìn)行。位錯塞積群的領(lǐng)先位錯可能進(jìn)入晶界，因晶界位錯塞積引起長程應(yīng)力場，需通過攀移而使晶界位錯獲得無應(yīng)力狀態(tài)的晶界。作為強(qiáng)化方式之一的細(xì)晶強(qiáng)化應(yīng)屬于直接強(qiáng)化方式，HallPetch關(guān)系就是在位錯 塞積模型基礎(chǔ)上導(dǎo)出的，根據(jù)HallPetch公式σs=σo+kd1/2可知，隨著晶粒半徑的減小，σs增大，而從晶界的影響考慮，隨著晶粒的減小，相對晶界所占有的空間增大，從而使得位錯運(yùn)動所受的阻力增大。張明等[9]研究了高錳不銹鋼的晶界強(qiáng)化，研究發(fā)現(xiàn)在固溶處理及熱軋后完全再結(jié)晶的條件下，鋼的硬度僅取決于奧氏體晶粒尺寸，硬度與奧氏體晶粒尺寸的關(guān)系為:HV=157+。 間接強(qiáng)化機(jī)理間接強(qiáng)化作用是著眼于晶界的存在所引起的潛在強(qiáng)化效應(yīng)，主要有以下兩種：（1）次滑移引起強(qiáng)化：由雙晶體模型可見，晶界的存在可引起彈性應(yīng)變不匹配和塑性應(yīng)變不匹配兩種效應(yīng)，在晶界附近引起多滑移。由彈性應(yīng)變不匹配效應(yīng)在主滑移前引起次滑移時，可對隨后主滑移構(gòu)成林位錯加工硬化機(jī)制。這種先次滑移后主滑移的機(jī)制在晶界潛在強(qiáng)化中起著重要作用。塑性應(yīng)變不匹配應(yīng)力易于激發(fā)晶界位錯源，位之放出位錯而導(dǎo)致晶界附近區(qū)域快速加工硬化。（2）晶粒間取向差引起強(qiáng)化：由于相鄰晶粒取向不問，會引起兩者主滑移系統(tǒng)取向因子出現(xiàn)差異。若大外力作用下，某一晶粒先開始滑移時，相鄰晶粒內(nèi)的主滑移系統(tǒng)難于同時開動。這說明晶界附近能使運(yùn)動位錯的晶體學(xué)特性受到破壞，從而引起強(qiáng)化效應(yīng)。3 晶界偏聚前面已經(jīng)論述過晶間偏聚對塑性的影響，但晶間偏聚對合金斷裂及腐蝕也會有很大的影響。 斷裂
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