外力に比例して変形。荷重を除去すれば元の形状に戻る。フックの法則に従う。

組織や欠損の影響なし 原子間結合も影響あり

回復不能な永久変形が残る。外力を取り除いても、元の形状に戻らない。せん断応力τにより結晶内の特定の原子面で上下の原子面が相対的にずれることにより起こる。

他の転位など材料の欠陥が変形に寄与する

τ=G/2π=G/6 G:剛性率

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結晶構造的にすべりやすい面、すべりやすい方向が存在する。

すべり面とすべり方向の組

fcc{111}<110>12 bcc{110}<111>12 hcp(0001)<11-20>3

cosθcosΦ

刃状転位 らせん転位 混合転位

b 原子面の相対的変位

γ=ρbx

1本に転位にせん断力がかかると転移がふくらみ、1本の転位から円のような転位が増える。これが繰り返されることにより増殖していく。

f=τbl ⬆️ ⬆️τbl=2Tsinθ⬇️

ある変形を加えた時のせん断応力τ τ=τ0+αGb√ρ (ベイリーハッシュの式)

転位密度、加工硬化

転位線の真下の中心の原子が抜け、結晶の格子がゆがんだ状態になり、ＣやＮなどの小さな溶質原子が侵入しやすい。

転位のポテンシャルエネルギーが下がる 転位のくぎ付け作用

コットレル雰囲気を形成し、転位の動きを抑制する。そのため転位を雰囲気から引き離すための高い応力が必要となる。しかし1度転移が動き始めると雰囲気が崩れ、応力が急激に低下し、降伏現象が発生。

溶質原子と刃状転位の弾性的の相互作用 ※らせん転位では起こらない

延性破壊 ぜい性破壊 (せん断破壊(すべり破壊)) (へき開破壊(分離破壊))

大きな伸びや絞りを伴う

塑性変形を伴わない

低温度においてぜい性破壊が起こる

延性-ぜい性遷移温度

ぜい性破壊に対抗する力

シャルピー衝撃試験により評価する

試験片表面に形状を有する時の急激な性状変化

切欠き強度

E=αGb^2 0.5<α<1 G:剛性率 b:バーガースベクトル

転位はせん断力によって滑り面上を移動する。パイエルス応力は結晶中で転位が結晶の周期ポテンシャル乗り越えて移動するために必要な応力。

交差すべり 二重交差すべり

繰り返し応力を受けることで、材料に亀裂が発生し、ある時間経過後に破壊する現象 疲労破壊

S-N曲線 マイナー則 修正マイナー則 パリス則

発生:繰り返し荷重をうけると突き出し、入れ込みが発生。これらが原因 進展:結晶粒数個程度内で滑り面に沿ってき裂の成長が起こる。 ①最大せん断応力方向に成長。 ②⊿Kが大きくなり引っ張り軸に垂直方向のき裂へ (巨視:疲労網、ビーチマーク微視:ストライエーションが見られる)

起点:欠陥、表面のすべり帯、へき開破壊、フィッシュアイなど 割れの進行:ストライエーション、ビーチマークなど 最終負荷断面:応力によるぜい性破壊など

き裂の進展は弾性エネルギーの減少と表面エネルギーの生成による

α=σmax/σn ぜい性材料ではα→∞なので危険 延性材料では降伏応力程度

K1=σ√πc

き裂進展開始条件≧臨界応力拡大係数 Ki ≧ Kic =破壊じん性値=σc√πc

結晶中に転位の障害物となる析出物を分散させることによって転位移動を抑制することで材料が強化されること。

τ=τ0+αGb/λ λ:粒子間距離

転位は結晶粒界を越えて移動することができず粒界は移動の障害となるので粒界を増やすことで転位の移動を抑制して材料が強化

σ=σ0+k/√d d:結晶粒径 ホールペッチの関係式

ぜい性材料には適用可能 その他は不可能

グリフィスの理論ではぜい性材料には適用可能だがその他は不可能。

たとえき裂があっても応力拡大係数がKthより低ければき裂は成長しない 長さcのき裂を含む材料の引張強度σから求まるKが破壊靱性値となる

σmax=σ(1+√c/ρ) ρ:欠陥先端の曲率半径

1材料:強度、組織 2使用環境:温度、不純物、疲労 3形状:応力集中、引張残留応力

介在物の周囲に空隙が集まる 空隙が拡大し連結する その結果き裂が生じ破断する