동적 변형률 에이징

재료 과학의 동적 변형률 에이징(DSA)은 이동 전위와 확산 용질 사이의 상호작용과 관련된 재료의 플라스틱 흐름의 불안정성입니다.동적 스트레인 에이징은 Portevin-Le Chatelier 효과(또는 톱니 모양의 항복)와 함께 사용되기도 하지만, 동적 스트레인 에이징은 특히 Portevin-Le Chatelier 효과를 유도하는 미시적 메커니즘을 말합니다.이 강화 메커니즘은 고체 용액 강화와 관련이 있으며, 다양한 FCC 및 BCC 치환 및 인터스티셜 합금, 실리콘과 같은 금속 및 특정 온도 및 ^[1]변형률 범위 내의 질서 있는 금속 간 합금에서 관찰되었습니다.

메커니즘 설명

재료에서 전위의 움직임은 불연속적인 과정이다.소성 변형(입자 또는 숲의 탈구 등) 중에 전위가 장애물에 부딪히면 일정 시간 동안 일시적으로 정지됩니다.이 기간 동안 핀 전위 주위에 용질(간질 입자 또는 치환 불순물 등)이 확산되어 전위에 대한 장애물의 유지를 더욱 강화한다.결국 이러한 전위는 충분한 응력으로 장애물을 극복하고 다음 장애물로 빠르게 이동하게 되며, 여기서 정지하고 과정을 ^[2]반복할 수 있습니다.이 과정의 가장 잘 알려진 거시적 징후는 뤼더스 대역과 포르테뱅-르 샤틀리에 효과이다.그러나 이 메커니즘은 이러한 물리적 ^[3]관측 없이 재료에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.

대체 용질 DSA 모델

알루미늄-마그네슘 합금과 같이 대체 용질 원소가 있는 금속 합금에서 동적 변형률 노화는 플라스틱 ^[4]흐름의 불안정성을 야기하는 음의 변형률 감도로 이어집니다.전위 주위의 용질 요소의 확산은 전위의 ^[5]슬립면을 가로질러 용질 원자를 이동시키는 데 필요한 에너지에 기초하여 모델링할 수 있다.엣지 전위는 슬립 평면 위에서는 압축되고 아래에서는 ^[6]인장되는 응력장을 생성합니다.Al-Mg합금은 Mg원자가 Al원자보다 크고 전위슬립면의 장력측 에너지가 낮기 때문에 전위근방의 Mg원자가 전위면을 가로질러 확산되도록 구동된다(그림 ^[5][4]참조).결과적으로 슬립 평면 위의 낮은 용질 농도의 영역은 핀 전위 근처의 영역을 약하게 하여 전위가 다시 이동하게 되면 이동에 필요한 응력이 일시적으로 감소합니다.이 효과는 응력 변형 곡선의 톱니 모양으로 나타날 수 있습니다(포르테빈-르 샤틀리에 효과).^[4]

용질 확산은 열적으로 활성화되기 때문에 온도 상승은 전위 코어 주변의 확산 속도와 범위를 증가시킬 수 있습니다.이로 인해 보다 심각한 스트레스 저하가 발생할 수 있으며,^[7] 일반적으로 타입 A에서 타입 C로 이행하는 것이 특징입니다.

물성 효과

포르테뱅-르 샤틀리에 효과로 인한 응력-변형 곡선의 톱니 모양은 동적 변형률 노화의 가장 가시적인 효과이지만, 이 효과가 ^[3]나타나지 않으면 다른 효과가 나타날 수 있다.톱니 모양의 흐름이 보이지 않는 경우 동적 스트레인 에이징은 낮은 스트레인 레이트 감도로 나타납니다.그것은 포르테뱅-르 샤틀리에 ^[8]정권에서 부정적이 된다.동적 스트레인 에이징은 또한 강도의 고원, 흐름^[9] 스트레스의 피크, 작업 경화의 피크, 홀-페치 상수의 피크 및 ^[10]온도에 따른 연성의 최소 변화를 일으킨다.동적 스트레인 에이징은 경화 현상이기 때문에 ^[10]재료의 강도를 높입니다.

합금 요소가 DSA에 미치는 영향

상호작용 경로로 두 가지 범주를 구분할 수 있다.탄소(C) 및 질소(N)와 같은 원소의 첫 번째 클래스는 격자를 통해 전위까지 충분히 빠르게 확산되고 잠김으로써 DSA에 직접 기여합니다.이러한 효과는 요소의 용해성, 확산 계수 및 요소와 전위 사이의 상호작용 에너지, 즉 전위 잠금의 심각도에 따라 결정된다.

DSA 톱니바퀴의 종류

세레이션의 응력-변형 관계 외관에 따라 적어도 5개의 클래스를 식별할 수 있다.

타입 A

전단 대역의 반복적인 핵 생성과 뤼더스 대역의 연속적인 전파에서 발생하는 이 유형은 흐름 응력이 갑자기 증가하고 응력-변형 곡선의 일반 수준 아래로 응력이 떨어지는 주기적인 잠금 톱니 모양으로 구성된다.일반적으로 DS 체제의 저온(고스트레인 레이트) 부분에서 볼 수 있습니다.

타입 B

좁은 전단대역의 핵생성에 기인하며, 이는 연속적으로 번식하거나 인접한 핵생성 부위로 인해 전파되지 않으며, 따라서 흐름 곡선의 일반적인 수준에서 진동한다.타입 A보다 높은 온도 또는 낮은 변형률로 발생합니다.더 높은 변형률의 경우 유형 A에서 개발될 수도 있습니다.

타입 C

전위해제로 인해 C타입의 응력강하가 흐름곡선의 일반적인 수준보다 낮다.A형, B형에 비해 온도가 더 높고 변형률이 더 낮습니다.

D형

워크 경화가 없는 경우 응력-변형 곡선의 고원이 보이므로 계단 유형이라고도 합니다.이 타입은 타입 B와 혼합모드를 형성합니다.

타입 E

A형보다 높은 변형률에서 발생하므로 E형은 식별이 쉽지 않습니다.

동적 변형률 에이징의 재료 고유 사례

동적 변형률 에이징은 다음과 같은 특정 재료 문제와 관련이 있는 것으로 나타났습니다.

• Al-Li ^[1]합금의 파괴 저항성을 감소시킨다.
• 오스테나이트계 스테인리스강 및 초합금의 저주기 피로 수명을 감소시킨다. 시험 조건은 이 물질이 사용되는 액체 ^[11]금속 냉각 고속 증식기의 서비스 조건과 유사하다.
• 파괴 인성을 30~40% 감소시키고 RPC강의 공기 피로 수명을 단축하며 공격적인 환경에서 강철의 균열 저항성을 악화시킬 수 있습니다.RPC강의 환경지원 생성에 대한 민감성은 DSA^[12] 동작과 일치한다.
• 강철의 청색 취약성,^[13] 연성 손실 및 알루미늄 마그네슘 합금의 표면 마감 불량과 같은 PLC 고유의 문제.

「 」를 참조해 주세요.

• 포르테뱅-르 샤틀리에 효과
• 뤼더스 밴드

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