820 likes | 5.98k Views
บทที่ 7 ดิสโลเคชั่นและการเพิ่มความแข็งแรง DISLOCATIONS AND STRENGTHENING. เนื้อหา. • วิธีสังเกตและการวิเคราะห์ดิสโลเคชั่นที่ปรากฏในโลหะและอัลลอยย์ ความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงและการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น วิธีการเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ
E N D
บทที่ 7 ดิสโลเคชั่นและการเพิ่มความแข็งแรงDISLOCATIONS AND STRENGTHENING เนื้อหา • •วิธีสังเกตและการวิเคราะห์ดิสโลเคชั่นที่ปรากฏในโลหะและอัลลอยย์ • ความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงและการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น • วิธีการเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ • ผลของความร้อนที่มีต่อความแข็งแรง และคุณสมบัติอื่นๆ 1
DISLOCATION MOTION การเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น (Dislocation Motion) • •การเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบถาวร • ขนาดมากหรือน้อยขึ้นกับพันธะที่แยกออกจากกัน •ถ้าดิสโลเคชั่นไม่เคลื่อนที่ การเปลี่ยนรูปแบบถาวรจะไม่เกิดขึ้น 2
•ทั้งการเคลื่อนที่แบบ edge dislocationและ screw dislocation จะให้ผลของการเปลี่ยนรูปสุทธิเหมือนกัน 3
ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น เปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ของปล้องหนอน ความหนาแน่นของดิสโลเคชั่น (Dislocation Density) = ความยาวทั้งหมดของดิสโลเคชั่น ต่อ หน่วยปริมาตร = จำนวนดิสโลเคชั่นที่ผ่านหนึ่งหน่วยพื้นที่ใดๆ 4
คุณลักษณะของดิสโลเคชั่น(Characteristics of Dislocation) ย่านความเครียด ย่านความเครียดสำหรับscrew dislocation จะกระจายในแนวรัศมีจากเส้นแกนดิสโลเคชั่น และระบบแลตติสความเครียดเกิดจากแรงเฉือนเท่านั้น 5
ระบบของการเลื่อนไถล(Slip Systems) 6
ระบบของการเลื่อนไถล(Slip Systems) การเลื่อนไถลในโครงสร้างผลึกเดี่ยว •ในผลึกเดี่ยว ผลึกจะเกิดการเลื่อนเนื่องจากresolved shear stress, tR. ซึ่งเกิดจากแรงดึงที่กระทำต่อวัสดุแล้วแปลงเป็นความเค้นเฉือนที่กระทำต่อระนาบเลื่อน (slip plane)ในทิศทางการเลื่อน (slip direction) 7
Critical Resolved Shear Stress • •ค่าความเค้นเฉือนที่น้อยที่สุด ที่ทำให้เกิดการเลื่อนไถล • ขึ้นกับมุมที่ระนาบเลื่อนกระทำต่อความเค้นเนื่องจากแรงดึง (Tensile stress) 8
ภาพแสดงการเลื่อนไถลในโครงสร้างผลึกเดี่ยวภาพแสดงการเลื่อนไถลในโครงสร้างผลึกเดี่ยว 9
การเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นในโครงสร้างหลายผลึกการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นในโครงสร้างหลายผลึก • •ระนาบและทิศทางการเลื่อน (l, f) จะเปลื่ยนจากผลึกหนึ่งไปยังผลึกอื่นๆ • •tRจะแปรผันจากผลึกหนึ่งไปยังผลึกอื่นๆ • ผลึกที่มีค่า Rมากจะมีการเลื่อนไถลก่อนและผลึกที่มีค่าน้อยกว่าก็จะเลื่อนตามมา 10
การเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ(Strengthening)การเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ(Strengthening) 1. การลดขนาดเกรน • ขอบเกรนจะเป็นตัวขวางการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น • ทิศทางการจัดเรียงตัวที่ต่างทิศกันมาก (misorientation)ทำให้ขอบเกรนมีความสามารถในการขวางการเลื่อนได้ดี ทำให้วัสดุมีความแข็งแรงมากขึ้น • เกรนที่ละเอียด หรือมีขนาดเล็ก จะมีขอบเกรนจำนวนมาก วัสดุที่มีเกรนละเอียด แข็งแรงกว่า วัสดุที่มีเกรนหยาบ 11
ค่าYield strengthกับขนาดของเกรน Hall-Petch equation d =เส้นผ่าศูนย์กลางเกรนเฉลี่ย ขนาดเกรนยิ่งเล็กyield strengthยิ่งมาก 12
2. การทำให้เป็นสารละลายของแข็ง การใส่สารปนเปื้อนเข้าไป ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวในโครงสร้างผลึก และก่อให้เกิดความเค้นบริเวณนั้น -> ความเค้นจึงเป็นเสมือนตัวขวางการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น • Smaller substitutional impurity • Larger substitutional impurity Impurity generates local shear at A and B that opposes disl motion to the right. Impurity generates local shear at C and D that opposes disl motion to the right. 13
ตัวอย่าง : ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นของสารละลายทองแดง •Tensile strengthและyield strengthมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปอร์เซนต์นิเกิลที่ผสมมากขึ้น 14
3. การทำให้เกิดเป็นตะกอนของสารอีกชนิดหนึ่ง ตะกอนที่แข็งของสารใส่ลงในโครงสร้างหลัก จะมีความทนทานต่อการเฉือน ตัวอย่างเช่น : ตะกอนของเซรามิก (SiC) ในโลหะ เช่น เหล็ก หรือ อลูมินัม • Result: 15
-Rolling -Forging -Extrusion -Drawing 4. การผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปเย็น • การเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิห้อง • กระบวนการขึ้นรูปธรรมดาที่มีการลดขนาดของพื้นที่หน้าตัด เปอร์เซนต์การเปลี่ยนรูปเย็นPercent cold work 16
การเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นขณะที่เปลี่ยนรูปเย็นการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นขณะที่เปลี่ยนรูปเย็น •Ti alloyหลังจากผ่านกระบวนการcold working: ในระหว่างการเปลี่ยนรูปเย็น ดิสโลเคชั่นจะเคลื่อนที่มาพันซึ่งกันและกัน ทำให้ขวางการเคลื่อนที่และเคลื่อนที่ได้ยากขึ้น -> เกิดเป็นเสมือนป่าของดิสโลเคชั่น (Forest of Dislocations) 17