表面活化能

透過 (4-6a) 及 (4-6b) 兩式，可求得 450 ~ 550 ^oC 溫度區間之 Qa值。如圖 4-21 (a) 所示，在固定σ等於 10 MPa 的條件下，以ln

ε&

對 1000/RT 作圖，可得斜率約為 159.5，

如圖所示，即約為 159.5 kJ/mole；另外，在固定

ε& 等於 1x10

^-3 s^-1的條件下，以ln

σ

對 1000/RT 作圖，則可得斜率約為 70.2，如圖 4-21 (b) 所示，並將一大約之 ma值約為 0.45 帶入計算，則可求得 Qa值約為 156.0 kJ/mole。因此，透過 (4-6a) 及 (4-6b) 兩式所算 得之 Qa值是很接近的。

4.2.3.3 門檻應力值 (σth) 與真實應變速率敏感值 (mt)

如圖 4-22 所示，乃分別將 n 等於 1.5、1.8 及 2.0 別帶入

ε& ，並以

¹ⁿ

ε& 對σ

¹ⁿ 作圖，以 求取合理且最佳線性關係之 n 值。如表 4-7 所示，為各 n 值所得可能之門檻應力值及最

佳精確度 (r)，由表上可看出，n 等於 1.8 時，是較合理的，也就是說，此溫度區間之 mt值約為 0.55 左右。而所求得 450、500 及 550 ^oC 之σth值為 4.49、1.85 及 0.39 MPa。

4.2.3.4 真實活化能 Qt

在求得各個溫度的初始應力值後，可將初始應力值帶入而求得有效應力值，並以

( σ − σ

th

)

對

ε& 作雙對數曲線圖，如圖 4-23 所示，透過 (4-9a) 及 (4-9b) 兩式，來求取

Qt值。在固定

( σ − σ

th

)

等於 5 MPa 的條件下，以ln

ε&

對 1000/RT 作圖，可得斜率約為 82.2，如圖 4-24 (a) 所示，即 Qt值約為 82.2 kJ/mole；若在固定

ε& 等於 2x10

^-3 s^-1的條件 下，以ln

σ

對 1000/RT 作圖，則可得斜率約為 49.5，如圖 4-24 (b) 所示，而將 mt值約 為 0.55 帶入計算，則可得 Qt值約為 90.1 kJ/mole。

同樣的，我們也考慮在此區間，溫度對彈性係數之影響，並以 (4-1) 式分別求算各 溫度之彈性係數值。而同樣透過 (4-9a) 及 (4-9b) 兩式來求算經彈性係數修正後之 Qt

值。在固定

E

σ

th

σ −

等於 1x10^-4的條件下，以ln

ε&

對 1000/RT 作圖，可得斜率約為 76.3，

如圖 4-25 (a) 所示，即 Qt值約為 76.3 kJ/mole；而在固定

ε& 等於 1x10

^-3 s^-1的條件下，以

 

 



 − E

σ

th

ln

σ

對 1000/RT 作圖，則得斜率約為 44.3，如圖 4-25 (b) 所示，並將 mt值約為

0.55 帶入計算，則所算得之 Qt值約為 80.5 kJ/mole。因此，以 (4-9a) 及 (4-9b) 兩式所 算得之 Qt值亦是很接近，平均約為 78 kJ/mole。故推測此溫度區間之應變速率控制之擴 散步驟為晶界擴散或差排管擴散。

因此，從上述所得結果，450 ~ 550 ^oC 之 mt值約為 0.55，且所求得之 Qt值約為 78 kJ/mole，且從 OM 照片所觀察之微結構，在此溫度區間所呈現的結構是小且等軸之晶 粒，在 3.3.2 節中，已知在 450 ~ 550 ^oC 時，平均有效晶粒尺寸約為 7.4 ~ 9.5 µm，故在 推測此溫度區間之主要變形機構為晶界滑移，並伴隨差排滑移與爬升為補償機構，而差 排爬升所需之擴散步驟似乎為鋁之晶界擴散。另外，比較表 3-2 中，TMT3 試片之 UTS 值又呈現遠比 ARA 試片小之現象，在 550 ^oC 時，ARA 試片之 UTS 值為 TMT3 試片之

3 ~ 4 倍，因其變形機構不相同，但仍可看出其有明顯之晶粒尺寸效應，此與 TMT3 試 片以晶界滑移為變形機構之推測是相符合的，因晶界滑移運作時，晶粒尺寸係數約為 2

~ 3，是有明顯之晶粒尺寸效應的。

4.2.4 探討 ARA 試片可能之變形機構

如表 4-8 所示，為 ARA 試片於 250、450、500 及 550 ^oC 時，及在 8x10^-4 ~ 2x10^-3 s^-1 之條件下，所取真實應變為 0.3 之真實應力值。如圖 4-26 所示，為各溫度應變速率與流 應力之關係圖，其斜率即為各溫度之 ma值，從圖上可發現，250 ^oC 時之 ma值約只有 0.14 左右；而在高溫時，ARA 試片之 ma值則約為 0.3 左右，若在固定應力值為 15 MPa 的條件下，以ln

ε&

對 1000/RT 作圖，如圖 4-27 (a) 所示，則可得斜率約為 129.4，即所 求得之 Qa值約為 129.4 kJ/mole；而若在固定應變速率為 1x10^-3 s^-1的條件下，以ln

σ

對 1000/RT 作圖，如圖 4-27 (b) 所示，則得斜率約為 44.2，若除上 ma值，則可求得 Qa約 為 147.4 kJ/mole。由於所作實驗數據有限，故未求取 mt值及 Qt值，但從所得數據來看，

ARA 試片在低溫時之變形機構，推測應為 power law dislocation creep (即 n ~ 5)；而在高 溫時，顯然是典型的溶質拖曳潛變 (即 n = 3)，而控制應變速率之主要擴散步驟應為鎂 在鋁中之差排管擴散。因此，未經熱機處理之 ARA 試片，乃呈現與 TMT3 試片迥然不 同之結果，除了在低溫時，以 power law dislocation creep 為其主要變形機構，在高溫時，

仍主要以溶質拖曳潛變為主，此與 TMT3 試片中溫之結果相類似，同樣是因結構之不 均勻性而產生之變形行為。

在文檔中 5083 鋁合金低溫超塑性研發 與變形機構分析 (頁 98-101)