1372 工程科学学报.第43卷，第10期 400 400 =102sl (a) (b) =103s1 8=l0s1 300 i=4×10s1 300 100 100 0.2 0.4 0.6 10 10 10 Strain/% Strain rate/s 300 i=10s1 (c) Interaction stress between dislocations (d) IOP s Dislocation multiplication stress 11.31 =10s1 250 Activation stress of dislocation so =4X10g- 200 59.64 150 20.21 WWWW 100 20.40 24.83 69.91 3.99 0.40 1 宽插 50 99.33 99.33 99.33 99.33 0.2 0.4 0.6 102 109 10 4×10 Strain/% Strain rate/s 图7不同应变率下的(a)应力-应变曲线：(b)屈服应力：(c)位错密度-应变曲线：(d)组成应力 Fig.7 Effect of strain rate on the evolution of:(a)stress vs strain;(b)yield stress;(c)dislocation density vs strain;(d)stress composition 图7(c)展示的是不同应变率下位错密度随应 单晶铜更多的滑移面被激活，塑性应变在各个滑 变演化曲线，整个应变率范围单晶铜屈服时的位 移面分布越来越均匀，说明单一滑移面上位错源 错密度都没有超过103m2,由位错密度增加的滞 形核时间的限制促使其他滑移面位错源的开启， 后性可以看出，当滑移系上分解切应力达到位错 应变率的增加对位错增殖具有显著的促进作用 源激活强度并经历一定形核时间后，位错增殖才 在103s应变率以后的滑移面开启量趋于饱和， 会开始发生.在低于103s的应变率范围内，位错 此时位错增殖速率不再明显增加，而高应变率下 密度随着应变率增加而增加：而在更高应变率下， 外加作用力增加，位错滑移速度加快导致滑出自 位错密度随应变率的增加而降低，且其演化的波 由边界更加容易，晶体内位错密度降低，并且间歇 动性增大.考虑应变率对位错增殖和位错运动的 的增殖和快速的滑出湮灭也会导致位错密度演化 作用，位错滑移贡献的塑性滑移被量化为每个滑 的波动性增大.类似于单晶微柱变形出现尺寸效 移系上分解剪切应变的总和，不同应变率下的滑 应的“位错匮乏”机制，即使多数滑移面的位错源 移量分布如图8所示.随着应变率的上升，屈服时 开启，也不能满足施加的应变率 (a) (b) Slip 0.05 0.04 0.03 (c) d 0.02 0.01 0 图8不同应变率下塑性滑移量分布.(a)10s:(b)103s:(c)10s:(d)4×10s1 Fig.8 Plastic slip distribution resulting from the strain rates at:(a)102s;(b)103s;(c)10s;(d)4x10s图 7（c）展示的是不同应变率下位错密度随应 变演化曲线，整个应变率范围单晶铜屈服时的位 错密度都没有超过 1013 m −2，由位错密度增加的滞 后性可以看出，当滑移系上分解切应力达到位错 源激活强度并经历一定形核时间后，位错增殖才 会开始发生. 在低于 103 s −1 的应变率范围内，位错 密度随着应变率增加而增加；而在更高应变率下， 位错密度随应变率的增加而降低，且其演化的波 动性增大. 考虑应变率对位错增殖和位错运动的 作用，位错滑移贡献的塑性滑移被量化为每个滑 移系上分解剪切应变的总和，不同应变率下的滑 移量分布如图 8 所示. 随着应变率的上升，屈服时 单晶铜更多的滑移面被激活，塑性应变在各个滑 移面分布越来越均匀，说明单一滑移面上位错源 形核时间的限制促使其他滑移面位错源的开启， 应变率的增加对位错增殖具有显著的促进作用. 在 103 s −1 应变率以后的滑移面开启量趋于饱和， 此时位错增殖速率不再明显增加，而高应变率下 外加作用力增加，位错滑移速度加快导致滑出自 由边界更加容易，晶体内位错密度降低，并且间歇 的增殖和快速的滑出湮灭也会导致位错密度演化 的波动性增大. 类似于单晶微柱变形出现尺寸效 应的“位错匮乏”机制，即使多数滑移面的位错源 开启，也不能满足施加的应变率. (a) (c) (b) (d) 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 Slip 图 8    不同应变率下塑性滑移量分布. （a）102 s −1；（b）103 s −1；（c）104 s −1；（d）4×104 s −1 Fig.8    Plastic slip distribution resulting from the strain rates at: (a) 102 s −1; (b) 103 s −1; (c) 104 s −1; (d) 4×104 s −1 400 (a) (c) (d) (b) 300 200 Stress/MPa Stress/MPa 100 0 0.2 0.4 Strain/% Strain/% Strain rate/s−1 0.6 0 0.2 0.4 0.6 102 102 104 105 0 400 300 200 Yield stress/MPa 100 0 ε=102 s · −1 ε=103 s · −1 ε=104 s · −1 ε=4×104 s−1 · ε=102 s · −1 ε=103 s · −1 ε=104 s · −1 ε=4×104 s−1 · 6 5 4 3 Dislocation density/(1012 m−2 ) 2 1 0 Interaction stress between dislocations Dislocation multiplication stress Activation stress of dislocation source 11.31 159.64 99.33 99.33 99.33 99.33 102 103 104 Strain rate/s−1 4×104 0.40 20.40 24.83 3.99 20.21 39.91 300 250 200 150 100 50 0 图 7    不同应变率下的（a）应力−应变曲线；（b）屈服应力；（c）位错密度−应变曲线；（d）组成应力 Fig.7    Effect of strain rate on the evolution of：(a) stress vs strain; (b) yield stress; (c) dislocation density vs strain; (d) stress composition · 1372 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期