材料科学基础7 塑性变形ppt课件.ppt

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1、第六章材料的塑性变形SmithWF.FoundationsofMaterialsScienceandEngineering.McGRAW.HILL.3/E第六章材料的塑性变形纳米铜的室温超塑性6.1金属的应力-应变曲线弹性变形－塑性变形－断裂塑性指标：延伸率：δ=(lk-l0)/l0*100%断面收缩率：ψ=(F0-Fk/F0)*100%6.1.1工程应力-应变曲线6.1.2真应力-应变曲线6.2单晶体的塑性变形常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。一滑移1滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）产生

2、相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。6.2单晶体的塑性变形一滑移光镜下：滑移带（无重现性）。2滑移现象电境下：滑移线。3滑移的晶体学滑移面（密排面）（1）几何要素滑移方向（密排方向）（2）滑移系滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的滑移方向的个数）体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{110}{111}晶格滑移面滑移方向滑移系三种典型金属晶格的滑移系滑移系数目与材料塑性的关系一般滑移系越多，塑性越好；与滑移面密排程度和滑移方向个数有关；与同时开动滑移系数目有关（c

3、）。金属的塑性变形能力：fcc>bcc>hcp（3）滑移的临界分切应力（c）c：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。(外力在滑移方向上的分解)c＝scoscos?:+=90°（3）滑移的临界分切应力（c）c取决于金属的本性，不受，的影响；或＝90时，s；c＝scoscoss的取值，＝45时，s最小，晶体易滑移；软取向：值大；取向因子：coscos硬取向：值小。4滑移时晶体的转动（1）位向和晶面的变化拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向;压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。几何硬化：，

4、远离45，滑移变得困难；（2）取向因子的变化几何软化；，接近45，滑移变得容易。5多滑移（1）滑移的分类多滑移：在多个（>2）滑移系上同时或交替进行的滑移。双滑移：单滑移：（2）等效滑移系：各滑移系的滑移面和滑移方向与力轴夹角分别相等的一组滑移系。6交滑移（1）交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。（2）机制螺位错的交滑移：螺位错从一个滑移面转移到与之相交的另一滑移面的过程；螺位错的双交滑移：交滑移后的螺位错再转回到原滑移面的过程。7滑移的表面痕迹单滑移：单一方向的滑移带；多滑移：相互交叉的滑移带；交滑移：波纹状的滑移带。6

5、.2单晶体的塑性变形二孪生（1）孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。孪生面A1{111},A2{112},A3{1012}（2）孪生的晶体学孪生方向A1<112>,A2<111>,A3<1011>孪晶区二孪生二孪生（3）孪生变形的特点滑移孪生相同点1切变；2沿一定的晶面、晶向进行；3不改变结构。不同点晶体位向不改变（对抛光面观察无重现性）。改变，形成镜面对称关系（对抛光面观察有重现性）位移量滑移方向上原子间距的整数倍，较大。小于孪生方向上的原子间距，较小。对塑变的贡献很大，总变形量大。

6、有限，总变形量小。变形应力有一定的临界分切压力所需临界分切应力远高于滑移变形条件一般先发生滑移滑移困难时发生变形机制全位错运动的结果分位错运动的结果6.3多晶体的塑性变形6.3多晶体的塑性变形1晶粒之间变形的传播位错在晶界塞积应力集中相邻晶粒位错源开动相邻晶粒变形塑变2晶粒之间变形的协调性（1）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。（2）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导致晶体分裂）（3）条件：独立滑移系5个。（保证晶粒形状的自由变化）3晶界对变形的阻碍作用（1）晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。（2）晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于

7、晶界,极少穿过。（3）晶粒大小与性能的关系a晶粒越细，强度越高(细晶强化：霍尔－配奇公式)s=0+kd-1/2原因：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大。（有尺寸限制）晶粒越多，变形均匀性提高由应力集中导致的开裂机会减少，可承受更大的变形量，表现出高塑性。b晶粒越细，塑韧性提高细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂过程中可吸收较多能量,表现高韧性。6.4合金的塑性变形一固溶体的塑性变形1固溶体的结构2固溶强化（1）固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。晶格畸变，阻碍位错运动；（2）强化

8、机制柯氏气团强化。柯氏气团：溶质原子聚集在位错的周围（3）屈服和应