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1、年月兵器材料料学与工程第期!总第∀期#对称应力下冷变形多晶铜的循环蠕变∃西安交通大学范群成柴惠芬【摘要在低于预应变流变应力的载荷下对冷变形多晶铜进行拉压对称的恒应力循环。较低应力幅下仅发生反向蠕变,较高应力幅下反向蠕变后又出现明显正向蠕变。本文用长程内应力模型解释了反向蠕变,而正向蠕变可能与部分位错胞壁,。的遂渐解体有关也可能是由材料固有的拉压不对称所致还分析了应力幅和预应变量对循环蠕变的影响。’关键词循环蠕变长程内应力位错%引言燕然泌舞熬撰酥#&∋爵⋯参#后又。,变为正向流变那么冷变形
2、的高层错能材料在对称应力循环中反向蠕变之后是否,应。,也会出现正向蠕变力幅及冷变形量对蠕变行为影响如何另外文〔〕虽指出了反向蠕变是冷变形态位错正向和反向运动的各向异性所致,但缺少具体模型,如果会发生,,。正向蠕变其抓斜又如何这些工程上和理论上都有一定意义本文以冷变形多晶铜为·,,对象研究其在对称应力循环中的蠕变行为及应力幅和预变形量的影响并进行理论分。析(实验方‘法纯铜棒材经粗加工后在)∗。℃+,,平均晶粒直径约∗−..,再精加工至直退火比−、。径/0..标距长度..的光滑圆棒疲劳试样在1确234
3、5∗2液压伺服试验机上分两详#燕拼汗∃。年)月()日收到来稿国家自然科学基金资助项目一一,,试标距内沿纵向切取电镜薄片按常规制备电镜薄膜在67(∗89电子显微镜撇,。雄上进行观察工作电压0:;<实验结果由,于循环从拉伸开始采用压缩半周卸载后试样的塑性应变作为前∋周循环的累积。()。、蠕应变。图∃是众随∋变化的循环蠕变,。曲线各曲线旁标出了循环应力幅∗+,−.,从图∃可见所有试样循环开始时都发生明,,显反向蠕变第一周最为剧烈尔后蠕变速‘卜=。川州帅州曰习=厅山+!#率逐但较高应力幅下
4、蠕变方向发生习土勺∀渐减小。,反向。变化蠕变后又变为正向蠕变/,从图∃还可看出相同冷变形度下反昌加0向蠕变特别是第一周随应力幅增大而明显增10态创一∃%%粼∃%&邓,自2省一瞥麟黝翼燮洲影一3%%都发。珊生在较高应力幅一幼%%4讨论45∃冷变形铜的循环崛为变行而筑纂聪装缨裂黔篙空霎豁,反之为。称为正向蠕变反向蠕变冷变形铜的反询蠕变行为与低碳钢厂相似,一3%%6冬但正向篡黔粼探瓢粼暴循次心哪姗图∃循环蠕变曲线−形7肠8∃9肠,一预变一预变形)滩黝裤救一预变形:9肠,·为对称加这些都证实冷变形铜在斗称循环
5、时,载.;较低应力幅下仅发生反向蠕变<向蠕。较高应力幅下反变后又发生正向蠕变<45今反向蠕变的长程内应力模型一,对称应力下的循环蠕变反映了冷变形材料应力应变行为的不对称性这显然与位错分布有关。文血皿已指出,冷变形金属的反向蠕变是由于内应力使位错运动阻力产生一∃4一>续娜畔?燕淡琪∋·、,。内应力缠结胞壁!包括核#中的内应力是正向内应力胞内则是反向内应力‘≅??Α≅卜(现琢Β一预变形卸载前!粗线#后!细线#的内应力分布卜正向加载人卜+Δ一一ΧΧ−Χ一一呀闷曰吮Χ巴二1共反向加教分璨预变形8石#一一ΦΕ一
6、循环第一周正向加载!曲线#和反向8环一一题变形及循筐−、加载!曲线(#时的局部应力分布一周的应力一应变曲线、%一图乡&·反向蠕变的长程内应力模型,时银魏篡爹毖絮簇贸乱夏黔当盆黯蕊盆默沙耀凳。,向内应力犷胞内的局部应力低于外引起反向内应力卸载中局部应力随外载荷减、,小在外应力变为零以前的某个内的局部应力就开始小于零胞内部分位错开始反向运动使内应力得到松驰,卸载舰后材料中残留的内应力有所降低,如图(Β中细线所示示,。,虽然应。。打循环第一周正向加载时力幅低于但将残留内应力迭加后图(Ε中曲线,代表的局部
7、应力在胞内部分区域仍可稍高子位错正向运动的临界应力即图(Ε中的粗线。。,它与图(Β中的粗线相同因为那时所有位错恰好都不能正向运动反向加载时残留内,,应力迭加在一气上如图(Ε中曲线(所示胞内甚至胞壁边缘的局部应力都低于位错反向运动·的临界应力!假定该临界应力为零即只要局部应力小于零大部分位错就可反向Γ‘,,运动#4由图(Ε可见正向加载时可正向运动的位错远少于反向加载时可反向运动、的位错这裸如图加所示&循环第一周正向加载产生的塑性应变明显小于反向加载时·从而引起剧烈反向蠕变。%%一一)一∀,各关千正向蟠
8、变%,位错结构的透射电镜观察表明与仅发Φ镖瞥默默粼严髻票梦丫胞壁的解体。图%分胞是幻帕预变形在Ι。循环后的典型拉长疲劳胞衬正在解0Η。体的部分胞壁清晰可见这时试样已明显正,。向蠕变可能与部分胞壁的逐渐解体有关文〔(」发现变形铝单晶静态热回复中反向流,变后又出现了正向流变并根据对位错结构图正在解体的部分胞壁!()呱,变化的观察推测认为正向流变是胞壁内位预变形在0ΗΙΒ循环后#错在正向内应力作用下正向运动的直接反。,。映由此循环加载中胞壁内位错正向运动引
