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图3-9所示为在变形温度T=400℃,不同变形速率条件下A1-Zn-Mg-Cu合金的真应力一真应变曲线。从图中可以看出,合金的流变应力随着变形速率的升高而随之增加。
当变形温度T=400℃时,应变速率s =0.001 s-1时,峰值应力为30MPa;变形温度不变,当变形速率继续增加,当s =0.01 S-1,峰值应力为48MPa;当s =0.1 s-1,峰值应力为73MPa;当s =1 sn,峰值应力为104MPa;当s =1 Os-1,峰值应力为116MPa,相比当应变速率s =0.001 s-‘时,峰值应力增加了2.9倍,这说明在同一变形温度下,峰值应力随着应变速率的增加而随之增大。
应变速率对流变应力的影响,主要取决于在金属内部发生的加工硬化与动态软化之间的相互作用。伴随着应变速率的增加,金属的临界剪应力就会随之升高,单位时间内材料的变形量也随之增加,为了实现单位时间内变形量的增加一方面位错运动速度要提高,另一方面需要更多的位错开动。开动位错数量的增多导致材料临界剪应力的升高;此外,位错运动的速度和剪应力有密切的关系,这种关系可用下面的指数函数来表示。
根据公式(3-13),假设温度T为一常数时,那么位错的运动速度增大,而对应的剪应力也会随之增大。就是说,临界剪应力的增大,就会使变形抗力的增加。
应变速率对材料的动态回复和动态再结晶也有着一定的影响,这其中的原因是由于在这过程中,动态回复和动态再结晶都是一个扩散过程,需要一定的时间才可以完成。因此,应变速率的提高,将有助于大大缩短变形的时间,导致位错的运动和发生以及发展的时间不充分,从而会影响回复效应作用。在高温热变形时,应变速率同样会影响到动态再结晶的形核和长大,也阻碍着软化作用的进行。因此,综合应变速率在应变硬化以及软化中所起的作用,可以发现材料的流变应力随着应变速率的增加而随之增加。
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