界面滑动是指高温下多晶体金属相邻晶粒在切应力作用下沿着晶粒间界的相对移动。高温下多晶体晶粒间界处的结合显著削弱,当受切应力作用时,晶粒发生沿着间界作相对的滑动而变形。晶界滑动速度相当缓慢,只有在蠕变条件下即温度高和应力低的情况下才显得重要。晶粒越小,单位体积内晶界面积越大,晶界滑动的作用就越大,即对总变形量的贡献就越大。
简介
晶界的运动一般可分为滑动和移动两种,前者为晶粒沿晶界的滑移,后者可以看做晶粒的相互吞并而产生的晶界迁移。晶界的运动往往不是能很明确地分为滑动和移动,而是两者混在一起进行的。尤其当金属在高温形变时,由于这两个过程的交替进行,还会产生晶界的变形以致形成裂纹。
类型
晶界的滑动一般又分成两种,一种是沿晶界切应力作用下产生沿晶界的宏观滑动,另一种是像内耗那样小幅度的滑动。
晶界的宏观滑动工作主要集中在双晶上。实验结果指出,晶界的滑动是一不连续过程,一般开始时快速滑动,然后变为恒速,最后为减速。如再反向施加切应力后,其速度就会重新变快,并又重复上述变化。但也有一开始存在很明显的孕育期,即受力后有一段时间不滑动,其激活能同内耗所得结果基本一致。不同旋转角的试样,或者甚至同一试样中晶界上的不同地方,其结果都有明显差别。
特点
作晶界滑动时,通常总需要晶粒内有一定数量的位错运动与扩散塑性变形;因为大多数晶粒形状不规则,为了发生晶界滑动时不产生裂口,晶粒形状必须作相应的变化,位错运动是满足这种要求的主要途径。材料然加工时发生断裂的主要原因是,晶界滑动时在三晶粒交界处造成的应力集中使该处产生楔形裂口,然后受张应力作用而沿晶界扩展导致断裂。
随时间的变化规律
晶界滑动量随时间的变化规律是典型的蠕变过程。但有两个特点:没有明显的孕育期,滑动是跳跃式。晶界滑动盈与取向差密切相关,是晶界结构敏感量。
McLean研究了多晶铝在200℃蠕变时各种机制对蠕变的贡献,其中包括晶界滑动。实验证明,随晶粒度的减小,晶界滑动对总蠕变量的贡献增加,尤其当蠕变速率比较小时,其相对贡献便更大。实验还证明,随着温度的升高,晶界滑动对总蠕变量的贡献会越来越大。
对于双晶铭,温度在较高的范围,如360℃和410℃,在晶界切应力作用下,晶界滑动量随时间的变化是与多晶铝的蠕变机制不相同的。蠕变过程完全是晶界的运动。由于晶界本身不可熊绝对平滑,故晶界的滑动是跳跃的。但在多晶体的蠕变过程中,即使晶界滑动占了相当的比重,却由于各个晶界滑动的跳跃不同步,所以总蠕变菌的空化则不是跳跃式的。晶界滑动是一不连续过程,并且开始就比较快,然后趋于恒速,最后为减速。但是,也可以是有明显的孕育期的,即受力后有一段时间不滑动,这取决于晶界滑动激活能。由于温度较高,晶界切应力较大,显著提高了晶界滑动的驱动力,因而滑动过程开始无孕育期。