金屬中等溫變形應(yīng)力加工硬化剪切截面分析顯微鏡
對(duì)于重復(fù)使用并要經(jīng)歷多次循環(huán)的裝置來說，不論是在實(shí)際使
用過程中，還是在制造過程中，損傷源都不應(yīng)出現(xiàn)，這是很重要的
。這些情況下，必須確切了解絕熱剪切帶產(chǎn)生的條件，從而避免其
產(chǎn)生。通常而言，在一個(gè)裝置的使用期內(nèi)，避免其自身的塑性變形
并不難。但是在現(xiàn)代高速加工(鍛造、沖擊或電磁成形)中，消除絕
熱剪切帶產(chǎn)生的條件可能比較困難。利用絕熱剪切帶的力學(xué)知識(shí)并
通過合理的設(shè)計(jì)，可以避免損傷源的產(chǎn)生。
相反，一些加工工藝，如鉆孔、切割、剪切或沖擊，以及球磨
和機(jī)加工，剪切導(dǎo)致的失效是工藝過程本身的一個(gè)重要部分，它在
材料的特定位置僅發(fā)生一次。通過對(duì)剪切機(jī)制的深入了解，可以更
好地對(duì)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。所有提及的工藝過程通過半經(jīng)驗(yàn)的
方式得到了大大的改進(jìn)，當(dāng)然也得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用領(lǐng)域，
點(diǎn)滴的進(jìn)步都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
不過，在彈道學(xué)和沖擊物理學(xué)中，有效地利用剪切理論才可能
得到較快、較大的回報(bào)。這些情況下，對(duì)服役部件的使用性能而言
，剪切機(jī)制是材料流變和失效的基礎(chǔ)，如果沒有貫穿，沖擊就消失
，那么必須超過某一臨界條件才能實(shí)現(xiàn)這一過程。另外，正如侵徹
的例子一樣，損傷的程度和分布在性能優(yōu)化中非常重要，在降低有
效運(yùn)作所需的自重和能耗方面也同樣重要。如果不能完全地了解破
壞機(jī)制，就無法對(duì)當(dāng)前研究的復(fù)雜裝置進(jìn)行優(yōu)化，絕熱剪汽車、飛
機(jī)、輪船以及其他交通工具(相比彈道學(xué)，通常只需考慮低的應(yīng)力
和應(yīng)變率)撞擊實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)會(huì)有很大幫助。
定性機(jī)制
定性地講，絕熱剪切的力學(xué)基礎(chǔ)是容易理解的。隨著塑性變形
的進(jìn)行，許多金屬中等溫變形應(yīng)力通常隨著加工硬化而增加，應(yīng)變
率硬化會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)塑性變形應(yīng)力。但是大部分塑性功轉(zhuǎn)變成熱，
隨著材料內(nèi)溫度升高，流變應(yīng)力通常減小。這樣，兩種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制同
時(shí)在起作用：加工硬化和應(yīng)變率硬化使流變應(yīng)力增加，熱軟化使流
變應(yīng)力降低，而且熱軟化總是強(qiáng)過硬化機(jī)制。這樣，如果變形的時(shí)
間夠長，隨著應(yīng)變的增加，材料較終發(fā)生軟化。
