Chapter 2 – Deformation and Fractur

Chapter 2 – Deformation and Fracture of Ceramic Materials
• Ioan D. Marinescu,
• Mariana Pruteanu
Show more
doi:10.1016/B978-1-4557-7858-4.00002-9
Get rights and content
________________________________________
Abstract
AWhen a load is applied to a material, deformation occurs because of a slight change in the atomic spacing. The load is defined as stress (σ), and it is typically measured in units of pounds per square inch (psi) or megapascals (Mpa). The deformation is defined as strain (ε): measured in inches (or centimeters) of deformation per inches (or centimeters) of the initial length or in percent. The mechanism of plastic deformation involves movement of dislocations. A dislocation is a defect in the way planes of atoms are stacked in a crystal structure. There are two types of dislocation: Edge Dislocation and Screw Dislocation.
Keywords
• deformation;
• dislocation;
• slip mechanism;
• twinning mechanism
________________________________________
2.1. Deformation
When a load is applied to a material, deformation occurs because of a slight change in the atomic spacing. The load is defined as stress (σ), and it is typically measured in units of pounds per square inch (psi) or megapascals (Mpa). The deformation is defined as strain (ɛ): measured in inches (or centimeters) of deformation per inches (or centimeters) of the initial length or in percent.
Figure 2.1 shows the typical ceramic materials fracture in a brittle mode with only elastic deformation prior to fracture. Typical metals fracture in a ductile mode with initial elastic deformation followed by plastic deformation.

Figure 2.1.
Types of stress-strain behavior:
(a)
brittle fracture typical of ceramics.
(b)
plastic deformation with no distinct yield point.
(c)
plastic deformation with yield point [1]
Figure options
2.2. Dislocation
The mechanism of plastic deformation involves movement of dislocations. A dislocation is a defect in the way planes of atoms are stacked in a crystal structure. There are two types of dislocation: Edge Dislocation and Screw Dislocation.
Edge Dislocation
Edge Dislocation: a partial plane of atoms terminated within the crystal structure.
Screw Dislocation
Screw dislocation: produces a line of discontinuity in the crystal structure.
Under an applied load, these types of dislocations can form and multiply leading eventually to the fracture of the ceramic material.
The criteria for plastic deformation are the same as for metals, as follows:
•
The presence of dislocations;
•
The mechanism of generation of new dislocations under an applied load; and
•
A path along which the dislocations can move.
Ceramics are known as very brittle materials. The phenomena of plastic deformation due to the dislocation activity are limited to very high temperatures especially for polycrystalline ceramics. At room temperatures, the random orientation of the grains severely inhibits dislocation motion (which terminates at the grain boundaries). The two mechanisms for plastic deformation are slip and twinning.
2.3. Slip mechanism
Usually slip in ceramic materials occurs on two different slip systems. In most cubic metals, the crystallographically equivalent slip systems are sufficiently numerous to permit complete flexibility. This means that glide of dislocations on slip planes can produce all the strain components and thus produce any change of shape. In ceramics, a minimum of five independent systems is needed to permit an arbitrary change of shape.

Figure 2.2.
Simple schematic illustrating an edge dislocation and showing that the displacement b (Burgers vector) is equal to one unit cell edge [1]
Figure options

Figure 2.3.
Simple schematic illustrating a screw dislocation [1]
Figure options
In ceramics with ionic bonding, the slip systems depend not only on the crystal structure but also on the ionic positions in the dislocation core. Ceramic materials do not exhibit dislocation mobility at room temperatures. But at high temperatures, limited plasticity is possible, and this may have several origins including dislocation motions, grain boundary sliding, or softening of minor faces. Kronberg (1957) has discussed dislocation motion for alumina in detail. The unit cell for the alumina lattice is made up of six layers of ions parallel to the basal planes that are comprised alternately of aluminum and oxygen ions. All sites are filled on the oxygen planes; in the aluminum planes only two thirds of the sites are occupied. The unoccupied sites (or holes) are arranged regularly but differently on each of the three aluminum planes in the unit cell.
Figure 2.4 shows two of the adjacent basal planes, a completely filled oxygen plane, and partially filled aluminum ions laying in the interstices between the oxygen ions. Deformation of single alumina crystals, at temperatures of 1300 °C or higher, shows that slip can occur on the {0001} basal plane. This is the closest packed plane of alumina, and this represents the expected slip plane. The detected slip direction is , and it is at 30° to the close-packed direction of the oxygen ions (see Figure 2.4). These geometrical patterns of both aluminum atoms and holes must be restored after shear. Reference to the holes in Figure 2.4 shows that for the direction, the repeat distance for holes is times greater than that in the direction.

Figure 2.4.
Oxygen ions (large open circles), aluminum ions (small solid circles), and unoccupied octahedral interstitial sites = holes (small open circles) [11]
Figure options
Grooves and Kelly (1963) developed a procedure for determining the number of independent slip systems.
Slip occurs most easily on the basal slip system when the temperature of operation is the lowest and the tensile flow stress the smallest of the three possible slip systems. To activate slip on the second and third (prismatic and pyramidal) slip system, the temperature must rise significantly. The basal slip system can be activated most easily, followed by the prismatic and pyramidal ones. For instance, at 1500 °C the stresses needed to activate the prismatic and pyramidal slip systems exceed the stress to activate the basal slip system by a factor of 8 and 16 respectively. Thus, it can be concluded that alumina oxide is a ceramic material characterized by a strong deformation anisotropy. To achieve manoscopic deformation of polycrystalline body by slip, five independent slip systems must operate.
2.4. Twinning mechanism
Twinning is an important mode of plastic deformation, and it has been observed both in single crystal and polycrystalline ceramics. As compared to plastic deformation by dislocation glide, twinning occurs at low temperatures and high strain rates. The experiments on polycrystalline alumina between room temperature and about 500 °C have shown twinning to be the predominant mechanism [2].
Figure 2.5 illustrates a strain-rate temperature map with three important deformation modes:
•
At elevated temperatures and small strain rates (0001) slip prevails;
•
At low temperatures and high strain rates, rhombohedral twinning predominates; and
•
For a very narrow band of experimental parameters there is a range of (0001) twinning.

Figure 2.5.
Occurrence of twinning and slip as a function of strain rate and temperature [2]

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทที่ 2 แมพและแตกหักของวัสดุเซรามิก• Ioan D. Marinescu •มาเรียนา Pruteanu ดูเพิ่มเติมdoi:10.1016/B978-1-4557-7858-4.00002-9ได้รับสิทธิและเนื้อหา________________________________________บทคัดย่อวัสดุที่ใช้โหลด AWhen แมพเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างอะตอม โหลดไว้เป็นความเครียด (σ), และโดยปกติจะวัดในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) หรือ megapascals (แรง) แมพที่ถูกกำหนดให้เป็นต้องใช้ (ε): วัดในนิ้ว (เซนติเมตร) ของแมพต่อนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ของความยาวเริ่มต้น หรือ เป็นเปอร์เซ็นต์ กลไกของแมพพลาสติกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของ dislocations เคลื่อนที่มีข้อบกพร่องในการบินวิธีของอะตอมจะซ้อนกันอยู่ในโครงสร้างผลึก มีสองชนิดเคลื่อน: ขอบเคลื่อนและเคลื่อนสกรูคำสำคัญ•แมพ •เคลื่อน •จัดระบบ • twinning กลไก________________________________________2.1. แมพเมื่อวัสดุที่ใช้โหลด แมพเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างอะตอม โหลดไว้เป็นความเครียด (σ), และโดยปกติจะวัดในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) หรือ megapascals (แรง) แมพที่ถูกกำหนดให้เป็นต้องใช้ (ɛ): วัดในนิ้ว (เซนติเมตร) ของแมพต่อนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ของความยาวเริ่มต้น หรือ เป็นเปอร์เซ็นต์รูป 2.1 แสดงกระดูกหักทั่วไปวัสดุเซรามิกในโหมดเปราะโดยเฉพาะยืดหยุ่นแมพก่อนร้าว ทำให้โลหะทั่วไปในโหมด ductile กับแมพยืดหยุ่นเริ่มต้นตาม ด้วยแมพพลาสติก รูป 2.1 การ ชนิดของความเครียดต้องใช้ลักษณะการทำงาน:(a)กระดูกเปราะของเซรามิกส์(b)แมพพลาสติกกับจุดผลตอบแทนที่แตกต่างกัน(c)แมพพลาสติก มีจุดผลตอบแทน [1]ตัวเลือกรูป2.2 การเคลื่อนกลไกของแมพพลาสติกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของ dislocations เคลื่อนที่มีข้อบกพร่องในการบินวิธีของอะตอมจะซ้อนกันอยู่ในโครงสร้างผลึก มีสองชนิดเคลื่อน: ขอบเคลื่อนและเคลื่อนสกรูขอบเคลื่อนขอบเคลื่อน: เครื่องบินบางส่วนของอะตอมยกเลิกภายในโครงสร้างผลึกเคลื่อนสกรูสกรูเคลื่อน: สร้างบรรทัดของโฮในโครงสร้างผลึกภายใต้การผลิตที่ใช้ ชนิดเหล่านี้ของ dislocations สามารถฟอร์ม และคูณนำในที่สุดการแตกหักของวัสดุเซรามิกเงื่อนไขสำหรับแมพพลาสติกจะเหมือนกับโลหะ เป็นดังนี้:•ของ dislocations•กลไกในการสร้างของ dislocations ใหม่ภายใต้การใช้โหลด และ•เส้นทางที่สามารถย้าย dislocations ที่ตามที่เครื่องเคลือบรู้จักกันเป็นวัสดุที่เปราะมาก ปรากฏการณ์ของแมพพลาสติกเนื่องจากกิจกรรมเคลื่อนอุณหภูมิสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องเคลือบคจำกัด ที่อุณหภูมิห้อง แนวสุ่มของเกรนยับยั้งเคลื่อนไหวเคลื่อน (ซึ่งสิ้นสุดลงที่ขอบเม็ด) อย่างรุนแรง กลไกที่สองแมพพลาสติกมี twinning และจัดส่ง2.3 การจัดกลไกมักจัดส่งวัสดุเซรามิกเกิดขึ้นบนใบแตกต่างกันสองระบบ ในส่วนใหญ่ลูกบาศก์โลหะ ระบบจัดส่งเท่ากับ crystallographically มีจำนวนมากเพียงพอเพื่ออนุญาตให้มีความยืดหยุ่นสมบูรณ์ นี้หมายความว่าเหินบนบันทึกการจัดส่งเครื่องบินของ dislocations สามารถผลิตส่วนประกอบต้องใช้ทั้งหมด และผลิตจึง ไม่เปลี่ยนรูปร่าง เครื่องเคลือบ ต้องอย่างน้อย 5 ระบบอิสระเพื่ออนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงกำหนดรูปร่าง รูป 2.2 มันง่ายแสดงเคลื่อนที่ขอบ และแสดง b แทน (เบอร์เกอร์เวกเตอร์) จะเท่ากับหนึ่งหน่วยเซลล์ขอบ [1]ตัวเลือกรูป รูปที่ 2.3 เรื่องแผนผังตัวอย่างแสดงเคลื่อนสกรู [1]ตัวเลือกรูปในเครื่องเคลือบด้วย ionic งาน ระบบการจัดส่งขึ้นอยู่ไม่เพียง ในโครงสร้างผลึก แต่ยังอยู่ ในตำแหน่ง ionic ในหลักเคลื่อน วัสดุเซรามิกไม่แสดงการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่อุณหภูมิห้อง แต่เป็นไปได้ที่อุณหภูมิสูง plasticity จำกัด และนี้อาจมีต้นกำเนิดหลายที่รวมทั้งการเคลื่อนไหวเคลื่อน ข้าวขอบเลื่อน หรือนุ่มนวลของใบหน้าเล็กน้อย Kronberg (1957) ได้กล่าวถึงการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่สำหรับอลูมินาในรายละเอียด เซลล์หน่วยสำหรับโครงตาข่ายประกอบอลูมินาขึ้นเป็นหกชั้นของประจุขนานไปบินโรคที่ประกอบด้วยสลับของอลูมิเนียมและออกซิเจนประจุ กรอกข้อมูลเว็บไซต์ทั้งหมดบนเครื่องบินออกซิเจน เครื่องบินเพียงสองในสามของอเมริกาจะครอบครองในอลูมิเนียม อเมริกาเดิน (หรือหลุม) จัดเป็นประจำ แต่แตกต่างกันในแต่ละเครื่องบินอลูมิเนียมสามในเซลล์หน่วยรูปที่ 2.4 แสดงสองติดโรคเครื่องบิน เครื่องบินอย่างสมบูรณ์เติมออกซิเจน และบางส่วนเติมประจุอะลูมิเนียมวางใน interstices ระหว่างประจุออกซิเจน แมพของผลึกเดี่ยวอลูมินา ที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส หรือสูงก ว่า แสดงว่า การจัดส่งเกิดขึ้นบนเครื่องบินโรค {0001} นี่คือเครื่องบินรวบรวมสุดของอลูมินา และนี้แทนเครื่องบินจัดส่งที่คาดไว้ ทิศทางการจัดส่งตรวจเป็น < 1120 > และก็ที่ 30° บรรจุปิดทิศทางของประจุออกซิเจน (ดูรูป 2.4) รูปแบบเหล่านี้ geometrical อะตอมอะลูมิเนียมและหลุมต้องสามารถคืนค่าหลังจากเฉือน การอ้างอิงถึงหลุมในรูปที่ 2.4 แสดงว่า สำหรับทิศทาง < 1010 > ระยะซ้ำในหลุมเป็นครั้งที่มากกว่าว่าทิศทาง < 1120 > รูปที่ 2.4 ออกซิเจนประจุ (วงเปิดขนาดใหญ่), อลูมิเนียมประจุ (วงกลมทึบขนาดเล็ก), และวางหมาก octahedral หลากไซต์ =หลุม (เปิดวงกลมเล็ก ๆ) [11]ตัวเลือกรูปร่องและเคลลี่ (1963) พัฒนากระบวนการในการกำหนดหมายเลขการจัดส่งขึ้นอยู่กับระบบจัดส่งเกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดในระบบบันทึกโรคเมื่ออุณหภูมิของการดำเนินงานต่ำและความเครียดแรงดึงกระแสน้อยที่สุดของระบบการจัดส่งได้ 3 เพื่อเรียกใช้บนระบบที่สอง และสาม (prismatic มีขั้นตอน และ pyramidal) บันทึกการจัดส่ง อุณหภูมิต้องสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ระบบบันทึกโรคสามารถเรียกใช้ได้ง่ายที่สุด ตาม prismatic มีขั้นตอน และ pyramidal ตัวอย่าง ที่ 1500 ° C ความเครียดที่ต้องเรียกใช้ระบบใบ prismatic มีขั้นตอน และ pyramidal เกินความเครียดเพื่อเรียกใช้งานระบบบันทึกโรค โดยตัว 8 และ 16 ตามลำดับ ดังนั้น มันสามารถสรุปได้ว่า อลูมินาออกไซด์เป็นวัสดุเซรามิกลักษณะ anisotropy แมพที่แข็งแกร่ง เพื่อให้บรรลุแมพ manoscopic ร่างกายคจัดส่ง ต้องมีระบบบันทึกอิสระ 52.4. twinning กลไกTwinning เป็นวิธีการสำคัญแมพพลาสติก และมันได้ถูกตรวจสอบทั้งในเครื่องเคลือบใสและคเดียว เมื่อเทียบกับแมพพลาสติกด้วยการร่อนเคลื่อน twinning เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและราคาสูงต้องใช้ ทดลองบนอลูมินาคระหว่างประมาณ 500 ° C และอุณหภูมิห้องได้แสดง twinning มี กลไกกัน [2]รูป 2.5 แสดงแผนที่อุณหภูมิต้องใช้อัตรากับแมพที่สำคัญสามโหมด:•ที่อุณหภูมิสูงและต้องใช้ขนาดเล็กพิเศษ (0001) จัดแสดง•ที่อุณหภูมิต่ำและราคาสูงต้องใช้ rhombohedral twinning predominates และ•ในวงแคบมากทดลองพารามิเตอร์ มีหลากหลาย twinning (0001) รูปที่ 2.5 เกิด twinning และเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ [2] และต้องใช้อัตราการจัดส่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทที่ 2 - ความผิดปกติและการแตกหักของวัสดุเซรามิก
•อีวอน D. Marinescu,
•มาเรียนา Pruteanu
แสดงมากขึ้น
ดอย: 10.1016 / B978-1-4557-7858-4.00002-9
รับสิทธิและเนื้อหา
________________________________________
บทคัดย่อ
AWhen โหลดถูกนำไปใช้วัสดุ ความผิดปกติเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างอะตอม โหลดถูกกำหนดให้เป็นความเครียด (σ) และมันมักจะเป็นวัดในหน่วยของปอนด์ต่อตารางนิ้ว (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) หรือ megapascals (Mpa) ความผิดปกติถูกกำหนดให้เป็นสายพันธุ์ (ε): วัดในนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ความผิดปกติของต่อนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ความยาวครั้งแรกหรือร้อยละ กลไกของการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของผลกระทบ การเคลื่อนที่เป็นข้อบกพร่องในทางที่เครื่องบินของอะตอมที่ซ้อนกันในโครงสร้างผลึก มีสองประเภทของการเคลื่อนที่คือ. ขอบเคลื่อนที่และสกรูเคลื่อน
คำ
•ความผิดปกติ;
•ความคลาดเคลื่อน;
•กลไกใบ;
กลไก•จับคู่
________________________________________
2.1 ความผิดปกติ
เมื่อโหลดถูกนำไปใช้วัสดุที่ผิดปกติเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างอะตอม โหลดถูกกำหนดให้เป็นความเครียด (σ) และมันมักจะเป็นวัดในหน่วยของปอนด์ต่อตารางนิ้ว (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) หรือ megapascals (Mpa) ความผิดปกติถูกกำหนดให้เป็นสายพันธุ์ (ɛ). วัดในนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ความผิดปกติของต่อนิ้ว (หรือเซนติเมตร) ความยาวครั้งแรกหรือร้อยละ
2.1 แสดงให้เห็นรูปวัสดุเซรามิกทั่วไปแตกหักในโหมดเปราะที่มีความผิดปกติเพียงก่อนที่ยืดหยุ่น ที่จะแตกหัก แตกหักโลหะทั่วไปในโหมดเหนียวที่มีการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นตามด้วยการเริ่มต้นเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก. รูปที่ 2.1. ประเภทของพฤติกรรมความเครียด: (ก) การแตกหักเปราะทั่วไปของเซรามิก. (ข) การเสียรูปพลาสติกที่มีอัตราผลตอบแทนที่ไม่มีจุดที่แตกต่างกัน. (c) พลาสติก ความผิดปกติที่มีจุดผลผลิต [1] เลือกรูปที่2.2 เคลื่อนกลไกของการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของผลกระทบ การเคลื่อนที่เป็นข้อบกพร่องในทางที่เครื่องบินของอะตอมที่ซ้อนกันในโครงสร้างผลึก มีสองประเภทของการเคลื่อนที่คือการเคลื่อนที่ขอบและสกรูเคลื่อน. ขอบเคลื่อนเคลื่อนขอบ: เครื่องบินบางส่วนของอะตอมสิ้นสุดภายในโครงสร้างผลึก. เคลื่อนกรูกรูคลาดเคลื่อน: สายการผลิตต่อเนื่องในโครงสร้างผลึก. ภายใต้การโหลดที่ใช้เหล่านี้ ประเภทผลกระทบสามารถสร้างและคูณชั้นนำในที่สุดก็จะแตกหักของวัสดุเซรามิก. เกณฑ์สำหรับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกเป็นเช่นเดียวกับโลหะดังต่อไปนี้• การปรากฏตัวของผลกระทบ; • กลไกของการสร้างผลกระทบใหม่ภายใต้การโหลดที่ใช้ ; และ• เส้นทางตามที่ผลกระทบสามารถย้าย. เซรามิกส์เป็นที่รู้จักกันเป็นวัสดุเปราะมาก ปรากฏการณ์ของการเสียรูปพลาสติกเนื่องจากกิจกรรมการเคลื่อนที่จะถูก จำกัด ให้อุณหภูมิที่สูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเซรามิกคริสตัลไลน์ ที่อุณหภูมิห้อง, การวางแนวทางสุ่มของธัญพืชอย่างรุนแรงยับยั้งการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่ (ซึ่งยุติข้าวเขตแดน) สองกลไกสำหรับการเสียรูปพลาสติกลื่นและจับคู่. 2.3 กลไกใบมักจะลื่นในวัสดุเซรามิกที่เกิดขึ้นในสองระบบที่แตกต่างกันลื่น ในโลหะลูกบาศก์มากที่สุดระบบใบเทียบเท่า crystallographically เป็นจำนวนมากพอที่จะอนุญาตให้มีความยืดหยุ่นที่สมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าผลกระทบของการร่อนบนเครื่องบินลื่นสามารถผลิตทุกชิ้นส่วนสายพันธุ์จึงผลิตการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างใด ๆ ในเซรามิกอย่างน้อยห้าระบบที่เป็นอิสระเป็นสิ่งจำเป็นที่จะอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างโดยพล. รูปที่ 2.2. วงจรที่เรียบง่ายที่แสดงการเคลื่อนที่ขอบและแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ข (เบอร์เกอร์เวกเตอร์) มีค่าเท่ากับหนึ่งขอบเซลล์หน่วย [1] เลือกรูปรูปที่ 2.3. วงจรที่เรียบง่ายที่แสดงการเคลื่อนที่กรู [1] เลือกรูปในเซรามิกที่มีพันธะไอออนิก, ระบบลื่นขึ้นไม่เพียง แต่ในโครงสร้างผลึก แต่ยังอยู่ในตำแหน่งที่ไอออนิกในหลักความคลาดเคลื่อน วัสดุเซรามิกไม่แสดงการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่ที่อุณหภูมิห้อง แต่ที่อุณหภูมิสูงพลาสติก จำกัด เป็นไปได้และอาจมีต้นกำเนิดหลายอย่างรวมทั้งการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่เขตแดนเม็ดเลื่อนหรือชะลอใบหน้าเล็กน้อย ครอนเบิร์ก (1957) ได้กล่าวถึงการเคลื่อนไหวเคลื่อนที่สำหรับอลูมินาในรายละเอียด มือถือหน่วยตาข่ายอลูมิถูกสร้างขึ้นจากชั้นหกของไอออนขนานไปกับเครื่องบินพื้นฐานที่ประกอบด้วยสลับกันของอลูมิเนียมและออกซิเจนไอออน เว็บไซต์ทั้งหมดจะเต็มไปบนเครื่องบินออกซิเจน; อลูมิเนียมในเครื่องบินเพียงสองในสามของเว็บไซต์ที่มีการครอบครอง เว็บไซต์ที่ว่าง (หรือหลุม) จะจัดเป็นประจำ แต่แตกต่างกันในแต่ละสามอลูมิเนียมเครื่องบินในเซลล์หน่วย. รูปที่ 2.4 แสดงให้เห็นว่าทั้งสองที่อยู่ติดฐานเครื่องบินเครื่องบินออกซิเจนเต็มไปอย่างสมบูรณ์และเต็มไปบางส่วนอลูมิเนียมไอออนวางในซอกระหว่าง ออกซิเจนไอออน ความผิดปกติของผลึกอลูมิเดียวที่อุณหภูมิ 1,300 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่าแสดงให้เห็นว่าใบสามารถเกิดขึ้นได้ใน {0001} เครื่องบินพื้นฐาน นี่คือเครื่องบินที่บรรจุใกล้เคียงที่สุดของอลูมิเนียมและนี้แสดงให้เห็นถึงเครื่องบินลื่นคาดว่า ทิศทางใบตรวจพบคือ <1120> และมันก็เป็นวันที่ 30 °ถึงทิศทางใกล้บรรจุของออกซิเจนไอออน (ดูรูปที่ 2.4) เหล่านี้รูปแบบเรขาคณิตของทั้งสองอะตอมอลูมิเนียมและหลุมจะต้องได้รับการบูรณะหลังจากเฉือน การอ้างอิงไปยังหลุมในรูปที่ 2.4 แสดงให้เห็นว่าสำหรับ <1010> ทิศทางระยะซ้ำหลุมเป็นครั้งยิ่งใหญ่กว่าที่อยู่ใน <1120> ทิศทาง. รูปที่ 2.4. ออกซิเจนไอออน (วงกลมเปิดขนาดใหญ่) อลูมิเนียมไอออน (วงกลมของแข็งขนาดเล็ก ) และเว็บไซต์ที่ว่างสิ่งของแปดด้าน = หลุม (เล็กวงการเปิด) [11] ตัวเลือกรูปที่ร่องและเคลลี่ (1963) การพัฒนาขั้นตอนสำหรับการกำหนดจำนวนของระบบใบอิสระ. สลิปเกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดในระบบฐานใบเมื่ออุณหภูมิของ การดำเนินงานต่ำสุดและความเครียดไหลแรงดึงที่เล็กที่สุดของสามระบบใบที่เป็นไปได้ เพื่อเปิดใช้งานใบที่สองและสาม (เหลี่ยมและเสี้ยม) ระบบสลิปอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจะต้อง ระบบฐานใบสามารถใช้งานได้ง่ายที่สุดรองลงมาคือคนที่เหลี่ยมและเสี้ยม ยกตัวอย่างเช่นที่ 1500 ° C ความเครียดที่จำเป็นในการเปิดใช้งานและระบบเหลี่ยมใบเสี้ยมเกินความเครียดเพื่อเปิดใช้งานระบบฐานใบโดยปัจจัยที่ 8 และ 16 ตามลำดับ ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าออกไซด์อลูมิเนียมเป็นวัสดุเซรามิกที่โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนรูป anisotropy ที่แข็งแกร่ง เพื่อให้บรรลุถึงความผิดปกติของร่างกาย manoscopic polycrystalline โดยใบห้าระบบสลิปอิสระต้องดำเนินการ. 2.4 กลไกการจับคู่จับคู่เป็นโหมดที่สำคัญของการเสียรูปพลาสติกและจะได้รับการปฏิบัติทั้งในผลึกเดี่ยวและเซรามิกคริสตัลไลน์ เมื่อเทียบกับการเสียรูปพลาสติกโดยเหินเคลื่อนที่, จับคู่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและอัตราความเครียดสูง . การทดลองเกี่ยวกับอลูมิ polycrystalline ระหว่างอุณหภูมิห้องประมาณ 500 ° C จับคู่ได้แสดงให้เห็นว่าจะเป็นกลไกที่โดดเด่น [2] รูปที่ 2.5 แสดงให้เห็นถึงแผนที่อุณหภูมิความเครียดอัตราที่มีสามโหมดการเปลี่ยนรูปสำคัญ: • ที่อุณหภูมิสูงและอัตราความเครียดขนาดเล็ก (0001 ) ใบชัย; • ที่อุณหภูมิต่ำและอัตราความเครียดสูงจับคู่ rhombohedral ทุกข์ยาก; และ• สำหรับวงแคบมากของพารามิเตอร์การทดลองมีช่วงของ (0001) จับคู่. รูปที่ 2.5. การเกิดการจับคู่และใบเป็นหน้าที่ของอัตราความเครียดและอุณหภูมิ [2]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การแตกหักของวัสดุ–บทที่ 2
-
. marinescu เซรามิกไอออน , - มาเรียน่า pruteanu

ดอย : แสดงเพิ่มเติม 10.1016 / b978-1-4557-7858-4.00002-9
ได้รับสิทธิและ awhen เนื้อหา


________________________________________ นามธรรมโหลดจะใช้วัสดุ , ความผิดปกติเกิดขึ้น เพราะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างอะตอม โหลด หมายถึง ความเครียด ( σ )และโดยปกติจะวัดในหน่วยของปอนด์ ต่อตารางนิ้ว ( psi ) หรือ megapascals ( MPA ) การกำหนดเป็นสายพันธุ์ε ) : วัดในนิ้วหรือเซนติเมตร ) ของการต่อนิ้วหรือเซนติเมตร ) ของความยาวเริ่มต้น หรือเปอร์เซ็นต์ กลไกของการเสียรูปพลาสติกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของค่าธรรมเนียม .เคลื่อนเป็นข้อบกพร่องในทางระนาบของอะตอมจะซ้อนกันในโครงสร้างแบบผลึก มีสองประเภทของการเคลื่อน : หลุดขอบและสกรูหลุด

-
- การเสียรูป ; เคลื่อน ;
- ลื่นกลไก ;
-

บิดกลไก ________________________________________ 2.1 . การเสียรูป
เมื่อโหลดจะใช้วัสดุความผิดปกติที่เกิดขึ้น เพราะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างอะตอม โหลด หมายถึง ความเครียด ( σ ) และโดยปกติจะวัดในหน่วยของปอนด์ ต่อตารางนิ้ว ( psi ) หรือ megapascals ( MPA ) การกำหนดเป็นสายพันธุ์ɛ ) : วัดในนิ้วหรือเซนติเมตร ) ของการต่อนิ้วหรือเซนติเมตร ) ของความยาวเริ่มต้น หรือเปอร์เซ็นต์
รูปที่ 21 แสดงให้เห็นโดยทั่วไปวัสดุเซรามิกแตกในโหมดเปราะเพียงยืดเสียรูป ก่อนหัก โลหะทั่วไป ในโหมดการเริ่มต้นการดัดยืดตามการเสียรูปพลาสติก

รูปที่ 2.1 . ประเภทของพฤติกรรมความเค้น :

( )
เปราะหักโดยทั่วไปของเซรามิกส์ .
( b )
พลาสติกเสียรูปไม่แตกต่างกันจุดคราก ( C )

.เปลี่ยนรูปแบบพลาสติก ด้วยจุดคราก [ 1 ]

รูปตัวเลือก 2.2 . หลุด
กลไกของการเสียรูปพลาสติกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของค่าธรรมเนียม . เคลื่อนเป็นข้อบกพร่องในทางระนาบของอะตอมจะซ้อนกันในโครงสร้างแบบผลึก มีสองประเภทของการเคลื่อน : หลุดขอบและสกรูหลุด

ขอบ : ขอบเคลื่อน เคลื่อนเครื่องบินบางส่วนของอะตอมสิ้นสุดลงภายในโครงสร้างผลึก .

สกรูสกรูหลุดเคลื่อน : ผลิตเส้นของความไม่ต่อเนื่องในโครงสร้างผลึก .
ภายใต้การใช้เหล่านี้ประเภทของค่าธรรมเนียมสามารถโหลดแบบฟอร์ม คูณาในที่สุดการแตกหักของวัสดุเซรามิก
เกณฑ์การเสียรูปพลาสติกเป็นเหมือนโลหะ
-
ดังนี้การปรากฏตัวของค่าธรรมเนียม ;
-
กลไกของรุ่นของค่าธรรมเนียมใหม่ภายใต้การประยุกต์โหลด และ
-
เส้นทางตามที่หลุดไป สามารถย้าย .
เซรามิกเป็นที่รู้จักกันเป็นวัสดุเปราะมาก ปรากฏการณ์ของการเสียรูปพลาสติกเนื่องจากการเคลื่อนกิจกรรมจำกัดอยู่ที่อุณหภูมิสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผลึกเซรามิก ที่อุณหภูมิห้องการสุ่มของธัญพืชอย่างรุนแรงยับยั้งเคลื่อนเคลื่อนไหว ( ซึ่งสิ้นสุดลงที่ข้าวเขตแดน ) สองกลไกการเสียรูปพลาสติกลื่นบิด .
2.3 ลื่นกลไก
มักจะลื่นวัสดุเซรามิกเกิดขึ้นสองระบบการจัดส่งที่แตกต่างกัน ในลูกบาศก์โลหะมากที่สุดระบบการจัดส่ง crystallographically เทียบเท่าเพียงพอมากมายให้ความยืดหยุ่นสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าเหินของค่าธรรมเนียมบนเครื่องบินลื่นสามารถผลิตส่วนประกอบทั้งหมดความเครียดและทำให้การผลิตการเปลี่ยนแปลงของรูปร่าง ในเซรามิก , อย่างน้อยห้าระบบอิสระ จะต้องอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงโดยพลการของรูปร่าง .

รูปที่ 2.2 .
แผนผังแสดงการหลุดง่าย ขอบ และแสดงว่า แบบ B ( เวกเตอร์เบอร์เกอร์ ) จะเท่ากับหนึ่งหน่วยเซลล์ขอบ [ 1 ]


รูปที่เลือกรูปที่ 2.3
ง่ายแผนผังแสดงการเคลื่อนสกรู [ 1 ]

ในรูปตัวเครื่องเคลือบด้วยพันธะไอออนิก , สลิประบบขึ้นอยู่ไม่เพียง แต่ในโครงสร้างผลึก แต่ในตำแหน่งของไอออนในการเคลื่อนหลักวัสดุเซรามิกไม่แสดงการเคลื่อนที่อุณหภูมิห้อง แต่ที่อุณหภูมิสูง จำกัด พลาสติก ที่เป็นไปได้ และอาจมีที่มาหลายประการรวมทั้งภาพเคลื่อนไหว เคลื่อน ลายไม้ขอบเลื่อน หรืออ่อนของใบหน้าเล็กน้อย ครอนเบิร์ก ( 1957 ) ได้กล่าวถึงการเคลื่อนการเคลื่อนไหว อะลูมินา ในรายละเอียดเซลล์หน่วยตาข่ายอลูมินาถูกสร้างขึ้นจากหกชั้นของไอออนที่ขนานกับฐานบินที่ประกอบด้วยสลับของอลูมิเนียมและไอออนของออกซิเจน เว็บไซต์ทั้งหมดจะเต็มไปในอากาศเครื่องบิน ; ในอลูมิเนียมเครื่องบินเพียงสองในสามของเว็บไซต์ที่ถูกครอบครอง เว็บไซต์มหาวิทยาลัย ( หรือหลุม ) จะจัดเป็นประจํา แต่แตกต่างกันในแต่ละสามอลูมิเนียมเครื่องบินในหน่วยเซลล์
รูปที่ 2.4 แสดงสองติดกัน ฐานบิน เต็มเปี่ยม และเติมออกซิเจนเครื่องบินบางส่วนวางอลูมิเนียมไอออนใน interstices ระหว่างออกซิเจนอิออน การเปลี่ยนรูปของผลึกอะลูมินาเดี่ยวที่อุณหภูมิ 1300 องศา C หรือสูงกว่า แสดงให้เห็นว่าลื่นสามารถเกิดขึ้นได้บน { 001 } ฐานเครื่องบิน นี่ใกล้บรรจุเครื่องบินของอะลูมินา และแสดงถึงคาดว่าจัดส่งเครื่องบินพบลื่นทิศทาง < 1120 > และมันอยู่ที่ 30 องศาเพื่อปิดบริการจัดทิศทางของออกซิเจนไอออน ( ดูรูปที่ 2.4 ) เหล่านี้ทางเรขาคณิตรูปแบบอลูมิเนียมทั้งอะตอมและหลุมที่ต้องเรียกคืนหลังจากตัด อ้างอิงจากหลุมในรูปที่ 2.4 แสดงให้เห็นว่าสำหรับ < 1010 > ทิศทาง ระยะทาง ย้ำหลุมมากกว่าใน < 1120 > ทิศทางครั้ง

รูปที่ 2.4 .
ออกซิเจนไอออน ( วงกลมขนาดใหญ่เปิด ) , ไอออนอลูมิเนียม ( วงกลมทึบขนาดเล็ก ) และว่างแปดด้านดูเว็บไซต์ = หลุม ( วงกลมเปิดขนาดเล็ก ) [ 11 ]

รูปตัวเลือกร่องและเคลลี่ ( 1963 ) พัฒนากระบวนการเพื่อกำหนดหมายเลขของระบบการจัดส่ง
อิสระพลาดเกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดเมื่อแรกเริ่มลื่นระบบเมื่ออุณหภูมิการทำงานต่ำสุดและไหลแรงดึงน้อยที่สุดของระบบการจัดส่ง 3 ที่สุด เพื่อเปิดใช้งานลื่นที่สองและสาม ( และเป็นแท่งปริซึมพีระมิด ) ระบบการจัดส่ง อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ระบบการจัดส่งพื้นฐานสามารถใช้งานได้ง่ายที่สุด รองลงมา คือ คนที่เป็นแท่งปริซึม และเสี้ยม .ตัวอย่าง ที่ 1 , 500 ° C เน้นที่จำเป็นเพื่อเปิดใช้งานและระบบการจัดส่งแท่งปริซึมพีระมิดเกินความเครียดเพื่อเปิดใช้งานระบบสลิปแรกเริ่มโดยปัจจัยที่ 8 และ 16 ตามลำดับ ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่าอลูมินาออกไซด์เป็นวัสดุเซรามิก ลักษณะของแอนไอโซทรอปีรูปร่างแข็งแรง เพื่อให้บรรลุความผิดปกติของร่างกาย โดย manoscopic polycrystalline ลื่น5 ระบบสลิปอิสระต้องผ่าตัด
2.4 . บิดกลไก
บิดเป็นโหมดที่สำคัญของการเสียรูปพลาสติก และมันได้รับการตรวจสอบทั้งในผลึกเดี่ยวและผลึกเซรามิก เมื่อเทียบกับการเสียรูปพลาสติกโดยหลุดเหิน โอกาสเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและอัตราความเครียดสูงการทดลองผลึกอลูมินาระหว่างอุณหภูมิห้องประมาณ 500 ° C แสดงโอกาสที่จะโดดกลไก [ 2 ] .
รูปที่ 2.5 แสดงให้เห็นถึงอัตราความเครียดแผนที่อุณหภูมิที่มีสามโหมดการสำคัญ :
-
ที่อุณหภูมิสูงและอัตราความเครียดน้อย ( 0001 ) ลื่น prevails ;
-
ที่อุณหภูมิต่ำและอัตรา ความเครียดสูงมากกว่าปกตินําและโอกาส
-
;สำหรับวงแคบมากของพารามิเตอร์ทดลองมีช่วงของโอกาส ( 001 ) .

รูปที่ 2.5
เกิดโอกาสและใบเป็นฟังก์ชันของอัตราความเครียดและอุณหภูมิ [ 2 ]