数字剪切散斑干涉法研究铝合金中PortevinLeChatelier带的离面变形行为.pdfVIP

物理 学报 ActaPhys．Sin。Vo1．63，No．6(2014)066201 数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin．Le Chatelier带的离面变形行为术 高越 符师桦 蔡玉龙 程腾十 张青川{ (中国科学技术大学近代力学系，中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，合肥 230027) (2013年9月 15日收到；2013年 12月9日收到修改稿) 作为Portevin-LeChatelier(PLC)带的重要特征之一，其离面变形仍缺乏实验研究．本文提出使用数字 剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形．通过图像相减得到的条纹图，实时观察了PLC带 的几何形貌和传播过程，并获得了PLC带离面位移分布．在 1／15S内，PLC带的最大离面位移为245ilm，位 置偏 向于PLC带传播的前沿．在条纹图中，PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄．此外，实验还观察到PLC带 位置变更和倾角转向的演化过程．实验表明，数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性，是研究PLC带离 面变形简便有效的方法． 关键词：Portevin—LeChatelier效应，数字剪切散斑干涉法，离面变形 PACS：62．20．F一，42．25．Hz，81．70．Fy DOI：10．7498／aps．63．066201 的PLC带．根据PLC带不同的空间传播特性，可 1 引 言 以将其划分为三种类型：连续传播的A型、跳跃传 播的B型以及随机形成的C型 1【2]．一般地，随着应 在一定的温度、应变率及预变形等实验条件 变率减小或温度升高，PLC带由A型向B型再到C 下，许多合金材料在塑性变形阶段会 出现反复的 型转变 1【3]． 失稳现象，称之为Portevin—LeChatelier(PLC)效 近几十年来，研究者们通过各种实验方法观测 应 [1-r]．其在时域上表现为应力应变 曲线上反复发 了PLC带的形貌及空间特性．PLC带形成时会使 生的锯齿形屈服，在空域上表现为变形集中在试件 光滑的试件表面变粗糙、利用这一特点，阴影法通 的局部区域，通常为带状 称为PLC带．PLC效应 过观察抛光试件表面的粗糙痕迹 ，获得 了PLC带 的机制普遍认为是动态应变时效 (dynamicstrain 的空间特性 1【4】．但是，当试件表面 由于PLC带的 aging，DSA)[ ，即溶质原子和可动位错之间相 出现而变得粗糙之后，后续的PLC带就难 以再通 互作用．宏观上，塑性变形是连续的；而在微观上， 过该方法进行观测了．激光扫描引伸计法使用扫描 塑性变形是由于位错的不连续滑移造成的．当可动 激光，检测试件表面预先设置的黑白条纹的宽度变 位错被障碍 f如林位错、晶界等)所阻碍时，溶质原 化，获得了PLC带在试件表面反复传播的轨迹 1【5]． 子通过扩散 向可动位错偏聚，在其周 围形成溶质原 该方法的空间分辨率只能达到毫米量级，难 以获得 子团对可动位错产生钉扎．在外加应力场的作用 PLC带内的变形信息．数字散斑干涉法利用两束 下，可动位错通过热激活的方式克服溶质原子的钉 相干激光对称照射试件表面形成干涉散斑场，通过 扎从而实现脱钉．这种反复的 “钉扎一脱钉”过程形 数字相机记录试件变形前后的散斑场，并对数字图 成了周期性锯齿形应力曲线和试件表面反复出现 像进行灰度相减，实时显示PLC带的形貌和空间 国家自然科学基金 (批准号51271174和国家重点基础研究发展计划 (批准号：2011CB3