強化機構與差排

FCC金屬多晶的降伏應力σy約為單晶臨界分解剪應力τc的3倍(σy ≈ Mτc,M ≈ 3.06)。此係數M(Taylor因子)大於Schmid因子最大值0.5的倒數2,其原因下列何者正確?

  1. A在多晶中只有最容易滑移方位的晶粒先滑移,其他晶粒仍保持彈性,為了補償平均強度下降的部分,M變大
  2. B相鄰晶粒要在晶界不產生間隙或重疊地變形,各晶粒必須有5個以上獨立的滑移系作用,也會用到方位不利的滑移系
  3. C多晶的晶界面積遠大於單晶,變形功增加了晶界能的部分,因此不論晶粒大小M都約為3倍
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正確答案:B. 相鄰晶粒要在晶界不產生間隙或重疊地變形,各晶粒必須有5個以上獨立的滑移系作用,也會用到方位不利的滑移系

在多晶中,若各晶粒隨意變形,晶界就會產生間隙或重疊。為了適應任意的形狀變化,在體積一定的條件下需要5個獨立的滑移系(von Mises條件)。因此,不只Schmid因子大的滑移系,方位不利的滑移系也要同時作用,對隨機方位的FCC多晶取平均,Taylor因子約為3.06。若降伏只由最容易滑移的晶粒決定,就無法說明係數大於2。Taylor因子由晶粒方位的分布決定,與晶界面積或晶粒大小無關。晶粒大小的效果另外以霍爾-佩奇關係加上。獨立滑移系不足的HCP金屬多晶延性差,也可以從這個條件理解。

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