《材料成型金属学》教学资料：1-5位错的运动与塑性变形.ppt

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1、1.5位错的运动与塑性变形Movementsofdislocation/plasticdeformation1.位错的滑移滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动，而是通过位错的运动来实现的。在切应力作用下，一个多余半原子面从晶体一侧到另一侧运动，即位错自左向右移动时，晶体产生滑移。通过位错的移动实现滑移时：1只有位错线附近的少数原子移动；2原子移动的距离小于一个原子间距。‑EffectofdislocationsinthelatticestructureunderstressIntheseriesofdiagrams,themovementof

2、thedislocationallowsdeformationtooccurunderalowerstressthaninaperfectlattice.Movementofanedgedislocationacrossthecrystallatticeunderashearstress.Dislocationshelpexplainwhytheactualstrengthofmetalsinmuchlowerthanthatpredictedbytheory.Requireslowershearstresstocauseslipthanaplaneinaperfectlattice:1.Ea

3、rthwormmovesforwardthroughahumpthatstartsatthetailandmovestowardthehead;2.Movingalargecarpetbyformingahumpatoneendandmovingittotheotherend.Theforcerequiredtomoveacarpetismuchlessthanthatrequiredtoslidethecarpetalongthefloor.刃位错的运动MovementofanEdgeDislocation设想位错受到一种力而运动（实际上位错是一种原子组态，力是作用于晶体中的原子）。使位错发

4、生运动的力称为位错运动的驱动力。注意：驱动力不必一定是外力，晶体内部质点、界面或其它位错引起的应力位错滑移的驱动力性质：仅当有切应力作用在一个位错的滑移面上，并且平行于它的柏格斯矢量方向的时候，位错才受滑移驱动力的作用，这个位错才会运动或者趋于运动。柏格斯矢量方向没有切应力分量的所有位错不运动。位错滑移的驱动力刃位错滑移特点a）位错逐排依次前进，实现两原子面的相对滑移；b）滑移量=柏氏矢量的模；c）外力τ//b，位错线⊥τ，位错线运动方向//τd）τ一定时，正、负位错运动方向相反，但最终滑移效果相同；e)滑移面唯一。螺位错滑移在切应力作用下，位错线沿着与切应力方向相垂直的方向运动，直至消失在晶

5、体表面，留下一个柏氏矢量大小的台阶；螺型位错移动方向与柏氏矢量垂直，位错线方向与柏氏矢量平行；螺型位错的滑移没有固定的滑移面，螺型位错的滑移面是一系列以位错线为共同转轴的滑移面，理论上它可以在所有包含位错线的平面进行滑移。螺型位错滑移时周围原子的移动情况●代表下层晶面的原子○代表上层晶面的原子原位错线处在1-1处在切应力作用下，位错线周围的原子作小量的位移，移动到虚线所标志的位置，即位错线移动到2-2处，表示位错线向左移动了一个原子间距；反映在晶体表面上即产生了一个台阶；与刃型位错一样，由于原子移动量很小，移动它所需的力很小。●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子下层晶面原子受力上层晶面原

6、子受力螺型位错位置●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子下层晶面原子受力上层晶面原子受力螺型位错位置螺位错滑移特点a）位错逐排依次滑移，实现原子面的滑移；b）滑移量=柏氏矢量的模；c）τ//b，位错线//τ，位错线运动方向⊥τ；d）τ一定时，左、右螺位错位错运动方向相反，但最终滑移效果相同；e）滑移面不唯一。混合位错的运动Anmixeddislocationinasimplecubiccrystal混合位错▲Cross-Slip:交滑移bbbPrimaryslipplaneCrossslipplaneedge=>Dislocationgenerator(similartoFrank-Rea

7、dsource)交滑移crossslip作用原滑移面上运动受阻—交滑移—新滑移面—滑移继续，交滑移只能是螺位错才能发生。交滑移不是塑性变形的主要机制—可避开障碍物—便于滑移交滑移能力—影响滑移进行—进一步影响塑性变形。滑移的特点刃型位错和螺型位错均可滑移；只有切应力才能引起位错滑移；刃型位错只有一个滑移面，螺型位错有多个滑移面；滑移运动是保守运动，即不改变晶体的体积。2.位错攀移dislocati