可动位错在外加载荷的作用下发生移动,遇到阻碍时将集中堆积,同时将催生不可动位错,由于不可动位错与可动位错此时均发生可移动,因此很难辨别哪些是可动位错,哪些是不可动位错 [9]。对于方程(1-4)微分可得:

代表应力加载速率。当可动位错运动一段距离后,位错受到阻碍,可动位错的运动受阻变为不动位错。可动位错的减小率(   )与可动位错密度成正比,与统计平均寿命(  )成反比。因此可动位错密度变化率可表示为可动位错的增加率和减小率之差:

其中为表征可动位错减小常数,v是位错运动速率,可表示:

是位错运动的粘滞性阻力,n为材料相关的应力速率指数。当加载应力水平大于金属材料的弹性极限时,材料内部产生可动位错,根据方程(1-4)知总位错密度与加载应力一一对应。当材料进行恒载荷蠕变,因应力速率是一定的,联立方程(1-4)到(1-9)计算可得位错密度和位错的运动速率。论文网

1。2。2 蠕变的影响因素

室温蠕变的影响因素主要指影响室温蠕变变形量大小和蠕变速率的因素。其外部因素主要指外加载荷等外界条件对室温蠕变的影响,主要包括[10]:

(1)应力的大小:通常情况下,外加应力越大,室温蠕变量也相应的增大,蠕变速率初始阶段。随着应力的增加,大多数金属材料室温蠕变也显著增加,变形的强烈依赖于外加应力的大小。当然,并非所有的金属材料室温蠕变对应力大小都是敏感。

(2)应力加载速度:研究表明应力的加载速率对室温蠕变有显著地影响,一般随着加载速率的增加,室温蠕变量增大,以较快的加载速率达到较小的载荷时的室温蠕变变形量大于以较慢的加载速率达到较高的载荷时的室温蠕变量大(当然是在总载荷不是很大的条件下)尤其是在室温蠕变的应力不敏感区,这种现象更加明显。应力速率对于室温蠕变的影响可通过以上可动位错密度理论进行解释。

(3)加载的历史:加载历史指室温蠕变试验前,对于试验构建的加载过程。目前研究较多的时室温蠕变次数对于室温蠕变变形量的影响,即统一应力水平下对于构架同一部位进行的从复的实验。结果显示,经过多次室温蠕变后,室温蠕变的变形会显著地降低,或几乎不发生室温蠕变。该情况可根据可动位错密度理论或热激活理论进行解释。

1。3纳米压痕技术

纳米压痕技术也称深度敏感压痕技术,是一种比较先进的测试手段,其能够准确的测定薄膜的力学特性。测试过程中,薄膜材料与衬底并不分离。纳米压痕测定仪能够连续记录压头施加的载荷与压头下压深度,测定多种材料性能:例如硬度、弹性模量、厚度和粗糙度等。

1。3。1纳米压痕的测定原理

纳米压痕通过采用特定形状的压头,在一定灵敏度较高的控制仪器下压入被测试样的表面,并通过高分辨的位移和载荷传感器得到压入深度h和载荷p之间的动态联系续变动关系。通过接触面积、载荷、压入深度等数据,做出相应的曲线关系图,即可清晰表示出其硬度和弹性模量等力学参数。如图1-3为简单纳米压痕测试仪结构示意,图1-4为两种典型测试过程的压痕载荷-位移曲线,1-4(a)为加载过程曲线,1-4(b)为加载后卸载曲线。

图1-3 纳米压痕仪结构示意图

图1-4 典型测试过程的载荷-位移曲线(a、b)

通过各种压头的换算,可得到时间t、载荷P、以及位移h等数量关系,并通过一系列公式换算得到硬度,杨氏模量等数据,最后算出应变速率敏感指数m。

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