[工材]第四週筆記(Part 2)

Plastic Deformation

Introduction

• 彈性變形與塑性變形
• 材料受力時的剪應力(Shear Stress)帶動滑動(slip)行程塑性變形。

滑動(slip)

• 滑動面(slip plane)：原子密度最大的面。
• 滑動方向(slip direction)：原子密度最大的方向。

FCC是{111}。
HCP除{0001}可能會因為整個晶格太「矮」而有不同滑動面。
BCC是{110}，但因為不是最密堆積，所以密度較小的面，如次小的{321}也可能發生滑動。

• 滑線(slip line)、滑動帶(slip band)：顯現於材料表面者
• 滑動系(slip system)：{滑動面} · <滑動方向>之組合。
  滑動系多不多會決定一個材料好不好加工。滑動系越多，越好加工。一般來說，滑動系大於5個，加工性會比較好，所以HCP類(滑動系只有3個)的Cd, Zn, Mg，比較難加工。

雙晶(Twin)

結晶方向不一樣的區域

• twin plane, twin direction
• 與slip之比較
  • 雙晶帶比較大，滑線比較小，而且滑線比雙晶帶淺一磨就掉。雙晶發生的難度(因為要剛好拗過去在拗回來)比較高。雙晶變形的尺度大約只有0.707a左右(a是晶格常數)，slip一次可以滑幾百幾千埃。

插排理論(dislocation theory)

• strength of a single crystal
  critical resolved shear stress(CRSS). Tc
  
  $$Tc=\frac{\mu }{6},\mu :shearmodulus$$

這是在假設「原子是完美的排列」的狀況下，理論預測的值。但實際上發現，實驗做出來遠比理論值小了數千至數萬倍。後來發現理由是「假設錯誤」，金屬間的原子排列會有「缺陷」

(圖見講義)一次滑動整層原子，因為原子間吸引力總合很大，所以很困難。但如果原子間有像「泡泡」一般的洞存在，那麼只要破壞附近幾個原子，就可以用類似「毛毛蟲蠕動」的方式逐動移動，這時需要滑動的力量就會大幅。而這種「泡泡」就叫做「插排」

Dislocation

• Density：插排的密度超級超級多，以annealing metals為例子，(退火過，已經讓內部應力少很多的金屬了)約

  ${10}^{7}cm/c{m}^3$。所以金屬間的插排非常、非常、非常多>

• edge dislocation

• screw dislocation, mixwd dislocation
• Burges Vector, b：
  在slip direction上之兩個最接近的原子距離。做法是往右走n格、上走n格、左走n格、下左n格，然後看最後走到的點在原跟原點形成的向量，就是Burges Vector