高溫材料與潛變

關於Ashby等人的變形機構圖(縱軸為以剛性模數規格化的應力 σ/G,橫軸為同系溫度 T/Tm 的圖),下列敘述何者正確?Tm為熔點(絕對溫度)。

  1. A決定晶粒尺寸等條件,表示各應力與溫度下變形最快的機制區域的圖,低應力、高溫側為擴散潛變,較高應力側為冪律潛變
  2. B各機制的區域只由材料的種類決定,因此同一材料無論把晶粒細化或是粗化,擴散潛變與冪律潛變之間的邊界都完全不會移動
  3. C越往低應力、高溫側,差排滑移的區域越寬,擴散潛變的區域只在接近理想強度的高應力、低溫側才會出現
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正確答案:A. 決定晶粒尺寸等條件,表示各應力與溫度下變形最快的機制區域的圖,低應力、高溫側為擴散潛變,較高應力側為冪律潛變

變形機構圖是由各機制的速率式,求出在某應力與溫度下使材料變形最快的機制,並分區塗色。多個機制是平行作用的,因此以最快者為主導。接近理想強度的高應力下以差排滑移為主,中間應力的高溫下以伴隨差排攀移的冪律潛變為主,低應力的高溫下以擴散潛變為主。擴散潛變的速率與晶粒尺寸的2次方或3次方成反比,因此細化晶粒會使擴散潛變的區域擴大,邊界會移動。圖中也畫有一定應變速率的線,可讀出使用條件下的機制與變形快慢。把差排滑移放在低應力側的敘述,弄錯了配置。

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