材料科学基础 第２版 教学课件 ppt 作者 石德珂 西安交通大学 主编 第八章

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2、随后的加热对金属材料组织和性能有显著影响。了解塑性变形本质，塑性变形及加热时组织的变化,有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺。5万吨水压机第一节金属变形概述第二节金属的弹性变形单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。一、单晶体金属的塑性变形外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片韧性断口脆性解理断口塑性变形的形式：滑移和孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。㈠滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。第三节滑移和孪生变形1

3、、滑移变形的特点：⑴滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。滑移面滑移方向FF一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}×6{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<111>×2{111}×4<110>×36×2=124×3=12六方底面×1底面对角线

4、×31×3=3六方底面底面对角线<111><110>滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。（面心立方）（密排六方）⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。铜拉伸试样表面滑移带铝的杯状和锥状韧性断口多脚虫的爬行2、滑移的机理把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。晶体通过位错运动产生

5、滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。第四节单晶体的塑性变形刃位错的运动㈡孪生孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火

6、孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶第五节多晶体的塑性变形单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。㈠晶界及晶粒位向差的影响1、晶界的影响当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行,则必须增加外力,从而使金属的变形抗力提高。2、晶粒位向的影响由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。㈡多晶体金属的塑性变形过程多晶体中首先发

7、生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于45°的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒，当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。铜多晶试样拉伸后形成的滑移带σσ㈢晶粒大小对金属力学性能的影响金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。因为金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。晶粒大小与金属强度关系Cu-Zn合金金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。因为晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的