孤立剪切带的形核性质

剪切带化,即剧烈应变沿窄带局部化,是固体中的一种塑性失稳现象,对广泛材料和多尺度下的材料失效具有重要影响。在本文中,我们报道了一系列关于三种模型合金中单个孤立剪切带形核的实验。利用高速原位成像与并行力学测量研究了孤立带的形核动力学与特征应力。结果表明,带形核存在所需的临界剪应力。形核应力对法向应力依赖很小,且与剪切模量成正比。这些性质与支配晶体固体中位错滑移起始的性质颇为相似。当应力水平低于形核应力时,流动模式从剪切带化转变为均匀塑性流动。文中给出了划分发生这两种对比流动模式的应变、应变率和温度域的相图。我们的工作将剪切带形核解释为由于(应力辅助的)位错势垒击穿引起的晶格失稳,并在应力和激活能方面提供了定量实验支持。