H N Db 3 Vc N bkT d
jiecun-liang
N HL
N N
L 1 H L3
N
L
Gb

D Gb b 2 G kT
5
3
┴ ┴ ┴ ┴ ┴ ┬ ┬ 3 3 3 ┬ D L0 Gb 2 b b G kT ┬
jiecun-liang
jiecun-liang
jiecun-liang
In situ SEM imaging at temperatures as high as 1450°C
困难：高温下大量光子电子 逸出导致信噪比降低低 来源：1—电阻丝 2—样品表面 3—氧化铝罩上表面 解决方案：1—氧化铝罩 2—屏蔽系统 3—探测器
jiecun-liang
Journal of Electron Microscopy 51(6): 347–352 (2002)
T≤T0，热激活滑移，外力克服长程内应力和一部分局部障碍 T=T0，回复控制蠕变，外力只需克服长程内应力
jiecun-liang
回复蠕变理论
Q Gb 3 ss A( ) exp( sd ) G kT RT
n

Weertman
考虑亚晶界
亚晶内网络
第一个 回复蠕变 模型
Ivanov Blum Weertman
bL Vc d
jiecun-liang
weertman模型

位错源密度×每个源的偶极子数目×一个位错环平均长度

1 d 2
L L ML2 M ( )(2 ) d 2 d
L2 dM 1
V bVc bL c d d 3 (Md )1/ 2
tc
2
2 M c Gb 3
3
jiecun-liang
D Gb 3 A 2 b kT G
jiecun-liang Bo Jakobsen et al.Formation and subdivision of deformation structures during plastic deformation. Science vol 312 12 may 2006
特点：温度高，应力低， 机制：受拉处空位浓度高，受压空位浓度低，空位梯度导致 原子定向扩散
扩散蠕变
d

D d 2 kT
其中D为自扩散系数，Ω为一个原子体积，
jiecun-liang
M.E. Kassner.Five-power-law creep in single phase metals and alloys.Progress in Materials Science 45 (2000) 1-102 S.M. Keralavarma and A.A.Benzerga .High-temperature discrete dislocation plasticity Journal of the Mechanics and Physics of Solids 82(2015)1–22 jiecun-liang
L

Gb d
d
Gb
d

Db 3 Vc kT
D 3.5 0.5 b M G
4.5
Gb 3 kT
jiecun-liang
L
H
N
L 1 H L3
考虑亚晶界模型
Vc V 1 L c d HL H / 4
Ivanov Blum
N L 1 H L2 H
┴ ┴ ┴ ┬ ┬ ┬
位错运动机理
低温：外应力>内应力 高温：外应力+热激活>内应力
i
jiecun-liang
热激活滑移与回复蠕变
0 / ) F kT ln( ，T T0 i ba , T T0 i ,
F 0 / ) k ln(
其中： T0
┬
基于亚晶内位错网络的模型
d Gb 3 Friedel理论： D dt kT
Mclean假定： Gb 回复速率： 由orowan方程
bv
2
Mclean
Burton
根据硬化-软化动态平衡
2

d 4 Db 3 dt GkT
2
1 exp(M g / M c ) 2 G
const
jiecun-liang
A1
n
A2 exp(
Qc A3 ( ) exp( ) E RT
n

Qc ) RT
jiecun-liang
位错运动机理
滑移 增值
Frank-Read 源
攀移 湮灭
异号刃位错攀移
jiecun-liang
高温蠕变本构及其微观机理
01
高温蠕变本构
02
位错运动机理
03
jiecun-liang
扩散蠕变机理
高温蠕变：温度 T 0.5Tm 应力 s
恒应变速率 初始蠕变阶段 稳态蠕变阶段 const 加速蠕变阶段
ss ss
恒应力， 初始蠕变阶段 稳态蠕变阶段 加速蠕变阶段
晶粒尺寸为100μm铜的本构关系总图 A—位错滑移 B—幂率蠕变 D—Nabarro-Herring蠕变 E—弹性 M.E. Kassner.Five-power-law creep in single phase metals and alloys.Progress in jiecun-liang Materials Science 45 (2000) 1-102
1 NL HL
┴
┴
┴ ┬ ┬ ┬
bL
H /2
NL
1 H2
Db 3 Vc bkT
D 3 Gb 3 2 ( ) b G kT
H
Gb

本征5次 weertman
D 4 Gb 3 2 ( ) b G kT
一：刃位错可通过螺位错交滑移湮灭， 而蠕变速率仍受攀移控制 二：螺位错可滑移足够长距离，停止 准则-超割阶达到临界长度
McLean Burton
n≈5
?
jiecun-liang
Orowan方程(位错运动与宏观变形关系)
13 Nb 源自x3Ndx2 dx1dx2 dx3
N dx1dx3
13 bdx1
考虑位错总体运动： 13 bl bv 进而： V 考虑滑移-攀移过程： L dc


加工硬化系数： h G 2 Bailey-Orowan方程：
/2
认为：

2 tcrit tc
D Gb 3 8 2 h b kT G
3

3
r
tcrit
1 2 1 Gb ln[ 1 ] 3 2 Gb M g