高溫材料與潛變

某合金的穩態潛變速率遵循 ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT),活化能為 Q = 300 kJ/mol。在應力不變下把溫度從1000 K提高到1050 K,穩態潛變速率約變為幾倍?設 R = 8.314 J/(mol·K)。

  1. A約1.05倍
  2. B約52倍
  3. C約5.6倍
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正確答案:C. 約5.6倍

速率的比為 exp[(Q/R)(1/1000 − 1/1050)]。Q/R = 300000/8.314 ≈ 3.61×10⁴ K,(1/1000 − 1/1050) ≈ 4.76×10⁻⁵ K⁻¹,因此指數約為1.72,exp(1.72) ≈ 5.6倍。溫度只上升50 K速率就變為5倍以上,是因為速率對溫度呈指數函數的相依。純金屬高溫潛變的活化能常接近自擴散的活化能,顯示潛變受擴散支配。約52倍是把自然對數的指數當成10的次方計算的值,約1.05倍是把絕對溫度的比直接當成速率的比的值。

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