材料的塑性形变课件

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1、§1.3材料的塑性形变塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性能。塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。材料经受塑性形变而不破坏的能力叫延展性。无机非金属材料的致命弱点，大多数不具备延展性，应用受到限制。问题：为什么大多数无机非金属材料不能产生塑性形变？s屈服强度屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形，这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上出现锯齿状平台。是材料由弹性变形向塑性变形过渡的明显标志。屈服应力：材料屈服时所对应的应力值，即材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。试样发生屈服而首次下降前的最大应

2、力值称为上屈服点，屈服阶段中最小应力称为下屈服点。屈服阶段产生的伸长称为屈服伸长，屈服伸长对应的水平线段或曲折线段称为屈服平台或屈服齿。滑移：晶体塑性变形的基本方式。指在剪应力作用下，晶体的一部分相对另一部分平移滑动。在晶体中有许多族平行晶面，每一族晶面都有一定面间距，且晶面指数小的面，原子的面密度越大，面间距越大，原子间的作用力小，易产生相对滑动。1、晶格滑移＋－＋－＋－－＋－＋－＋＋－＋－＋－－＋－＋－＋产生滑移的条件：几何条件：面间距大；滑移矢量（柏格斯矢量）小。静电条件：每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反。＋－＋－＋－－＋－＋－＋＋－＋－＋－－＋－＋－＋滑移

3、系统：包括滑移方向和滑移面，即滑移按一定的晶面和方向进行。滑移方向与原子最密堆积的方向一致，滑移面是原子最密堆积面。滑移系统：晶体中滑移系统越多，发生滑移的可能性就越大，材料的塑性就越好。其中，滑移方向的数目比滑移面数目对于塑性的作用更大。各类材料的滑移系统：金属材料的金属键没有方向性，滑移系统多。无机非金属材料的离子键或共价键具有方向性，同号离子斥力极大，满足几何条件与静电条件的滑移系统少。结构越复杂，满足条件就越困难。多晶材料的晶粒在空间随机分布，不同方向的晶粒，其滑移面上的剪应力差别很大。即使个别晶粒达发生滑移，也会受周围晶粒的限制，被阻碍而终止。所以多晶材料更不易发生滑移。高分

4、子材料的塑性变形机理不同于金属材料和无机非金属材料：结晶态高分子：薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束；非晶态高分子：在正应力作用下形成银纹或是无取向的分子链在剪应力作用下局部转变为取向排列的纤维束。银纹是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，密度低，对光线的反射能力很强，看起来呈银色。产生于高分子材料的弱结构或缺陷部位。晶格滑移的基本规律:滑移的距离必然是晶格常数的整数倍；晶体中间滑移总上发生在主要晶面和主要晶向上；滑移在剪应力的作用下进行，对一定的滑移面只有当剪应力超过临界剪应力时，才会发生沿该晶面的滑移。滑移面面积：S/cos；F在滑移面上分剪力：Fcos；滑移面上分剪应力：

5、=Fcos/(S/cos)=(F/S)coscos滑移方向和滑移面法线方向垂直，分析两种极端情况。F滑移面滑移方向S引起滑移的剪应力：当分剪应力大于临界剪应力时，发生滑移。即，需要突破一个势垒，多大的势垒？假设：如果滑移时所有原子同时移动，要达到塑性形变的永久应变状态，就需克服滑移面两侧所有原子的相互作用力，能量接近于所有键同时断裂所需的离解能总和，1010Pa。据此推算产生塑性形变所需能量与晶格能同一数量级。晶格能：破坏1mol晶体，将其变成完全分离的自由离子所消耗的能量。实际情况：晶格能远大于产生塑性形变所需的能量，几个数量级。为什么？实际晶体中存在位错。位错：缺陷，其

6、特点是在晶体内部围绕着一跟很长的线，在一定范围内原子发生了有规律的错动，都离开了他们原来的平衡位置。当受剪应力作用时，并不是晶体内两部分整体相互滑动，而是位错在滑移面上沿滑移方向运动。实际上，晶体的滑移是位错运动的结果。在剪力作用，仅引起半个晶面1的原子，从平衡位置位移到一个新位置。1234123412341234

7、123412342、位错运动