高溫材料與潛變

某細晶粒的多晶金屬,在熔點(絕對溫度)約0.5倍的溫度、低應力下進行潛變試驗。穩態潛變速率大致與應力成正比(應力指數 n ≈ 1),並大致與晶粒尺寸的3次方成反比。主要作用的潛變機制最適當者為下列何者?

  1. A受晶粒內部的差排攀移運動所支配的冪律潛變
  2. B原子沿晶界擴散造成的Coble潛變
  3. C經由晶粒內部的晶格擴散造成的Nabarro-Herring潛變
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正確答案:B. 原子沿晶界擴散造成的Coble潛變

在擴散潛變中,原子從受拉伸的晶界擴散到受壓縮的晶界,使晶粒伸長,速率與應力成正比(n = 1)。擴散路徑沿著晶界的情形稱為Coble潛變,速率與晶粒尺寸的3次方成反比。經由晶粒內部的晶格擴散的情形稱為Nabarro-Herring潛變,與晶粒尺寸的2次方成反比。晶界擴散的活化能比晶格擴散小,因此在較低溫度與細晶粒下Coble潛變占優勢,在接近熔點的高溫下Nabarro-Herring潛變的貢獻增加。差排造成的冪律潛變n為3〜8而很大,幾乎與晶粒尺寸無關。

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