《塑性变形物理本质》PPT课件

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1、金属塑性变形理论第二讲张贵杰Tel：13230587925E-Mail：zhguijie@vip.sina.com河北联合大学金属材料及加工工程系第二章金属塑性变形的物理本质主要内容金属的晶体结构位错理论基础单晶体塑性变形多晶体塑性变形10/7/202122.1金属的晶体结构基本概念晶胞结构实际金属的晶体结构10/7/20213基本概念晶体：原子按一定的几何规律在空间作周期性排列晶格：用直线将原子中心连接起来，构成的空间格子空间点阵：在空间由点排列起来的无限阵列，其中每一个点都与其它所有的点都具有相同的环境。晶胞

2、：只包含一个阵点的六面体10/7/20214晶界:晶粒和晶粒之间的界面晶面:晶体中，由原子组成的平面晶向:由原子组成的直线GrainorCrystallineStructureGrainBoundaryCrystals10/7/20215晶胞结构面心立方：Al、Ni、Cu、γ-Fe10/7/20216体心立方：Cr、V、Mo、W、α-Fe、β-Ti10/7/20217密排六方：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Coc/a=1.57-1.6410/7/20218立方系的一些晶面指数10/7/20219实际金属的晶体结

3、构单晶体:各方向上的原子密度不同——各向异性多晶体:晶粒方向性互相抵消——各向同性存在着一系列缺陷:点缺陷、线缺陷、面缺陷10/7/202110材料理论强度（G/30)/Gpa实验强度/MPa理论强度/实验强度银铝铜镍铁钼铌镉镁（柱面滑移）钛（柱面滑移）铍（基面滑移）铍（柱面滑移）2.642.374.106.707.1011.333.482.071.473.5410.3210.320.370.780.493.2~7.3527.571.633.30.5739.213.71.375.27×1033×1038×1032

4、×1033×1022×1021×1024×1034×103×1028×1032×102一些金属材料的实验屈服强度和理论屈服强度10/7/202111常见的缺陷点缺陷：包括空位、间隙原子、异质原子。10/7/20211210/7/202113线缺陷（位错）刃型位错L：位错线长度，V：体积，r：位错密度。一般退火晶体：r=106-108/cm2超薄单晶体：r≦103/cm2冷变形金属：r=1011-1012/cm210/7/202114M.F.AshbyandD.R.H.Jones,EngineeringMateri

5、als1,2nded.(2002)10/7/202115螺型位错10/7/202116混合型位错（螺型+刃型）10/7/202117面缺陷堆垛层错（stackingfault）抽出型层错插入型层错如面心立方：ABCA（B）CABC抽出ABC（B）ABCABC插入10/7/202118晶界晶界上的原子平均能量高于晶内原子，高出的能量称为晶界能。小角度晶界10/7/202119孪晶界10/7/202120亚晶界扭转晶界扭转晶界面心立方结构中的(001)面相符扭转晶界uStrainedbondBrokenbond(da

6、nglingbond)GrainboundaryVoid,vacancySelf-interstitialtypeatomForeignimpurityFig.1.51:Thegrainboundarieshavebrokenbonds,voids,vacancies,strainedbondsand"interstitial"typeatoms.Thestructureofthegrainboundaryisdisorderedandtheatomsinthegrainboundarieshavehighere

7、nergiesthanthosewithinthegrains.10/7/2021212.2位错理论基础Dislocationtheory柏氏矢量（BurgersVector）和位错环（a）围绕一刃型位错的柏氏迥路；（b）完整晶体中的相同迥路；迥路缺损即为柏氏矢量。10/7/202122（a）围绕一螺型位错的柏氏迥路；（b）完整晶体中的相同迥路；迥路缺损即为柏氏矢量。10/7/202123混合位错(b)未滑移区(a)BbbAA滑移区B10/7/202124位错攀移（Climb）正攀移：位错缩短，空位迁移负攀移：位

8、错加长，间隙原子迁移10/7/202125位错交割(a),(b)刃型位错上的弯节；(c),(d)刃型位错和螺型位错上的割节，阴影部分为滑移面刃型+刃型割阶继续滑移刃型+螺型割阶继续滑移螺型+螺型割阶不能继续滑移柏氏矢量b10/7/202126(a)(b)(c)(d)bbb10/7/202127位错源和位错增殖DislocationLoop:FrankReed10/7/20