Microsoft PowerPoint - 第02讲 塑性变形物理本质

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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LessonTwo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2011-5-62LessonTwo2.1金属的晶体结构•基本概念•晶胞结构•实际金属的晶体结构2011-5-63LessonTwo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

2、境。•晶胞：只包含一个阵点的六面体2011-5-64LessonTwo•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CrystalsGrainGrainorCrystallineBoundaryStructure2011-5-65LessonTwo晶胞结构•面心立方：Al、Ni、Cu、γ-Fe2011-5-66LessonTwo•体心立方：Cr、V、Mo、W、α-Fe、β-Ti2011-5-67LessonTwo•密排六方：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Coc/a=1.57-1.642011-5-68LessonTwo立方系的一些晶面

3、指数2011-5-69LessonTwo实际金属的晶体结构•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2011-5-610LessonTwo一些金属材料的实验屈服强度和理论屈服强度材料理论强度（G/30)/Gpa实验强度/MPa理论强度/实验强度银2.640.377×103铝2.370.783×103铜4.100.498×103镍6.703.2~7.352×103铁7.1027.53×102钼11.3371.62×102铌3.4833.31×102镉2.070.574×103镁（柱面滑1.47

4、39.24×10移）3.5413.73×102钛（柱面滑10.321.378×103移）10.325.22×102铍（基面滑移）铍（柱面滑2011-5-611移）LessonTwo常见的缺陷•点缺陷：包括空位、间隙原子、异质原子。2011-5-612LessonTwo2011-5-613LessonTwo线缺陷（位错）L：位错线长度，V：体积，r：位错密度。L一般退火晶体：r=106-108/cm2r=超薄单晶体：r≦103/cm2V冷变形金属：r=1011-1012/cm2刃型位错2011-5-614LessonTwo2011-5-6M.F.AshbyandD.R.H.J

5、ones,EngineeringMaterials1,2nded.(2002)15LessonTwo螺型位错2011-5-616LessonTwo•混合型位错（螺型+刃型）2011-5-617LessonTwo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2011-5-618LessonTwo•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2011-5-619LessonTwo孪晶界2011-5-620LessonTwo•亚晶界扭转晶界面心立方结构中的(001)面

6、相符扭转晶界ForeignimpuritySelf-interstitialtypeatomVoid,vacancyStrainedbondGrainboundaryBrokenbond(danglingbond)uFig.1.51:Thegrainboundarieshavebrokenbonds,voids,vacancies,strainedbondsand"interstitial"typeatoms.Thestructureofthegrainboundaryisdisorderedandtheatomsinthegrainboundarieshavehigher

7、energiesthanthosewithinthegrains.rr扭转晶界(u=n)2011-5-621LessonTwo2.2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2011-5-622的相同迥路；迥路缺损即为柏氏矢量。LessonTwo（a）围绕一螺型位错的柏氏迥路；（b）完整晶体中2011-5-623的相同迥路；迥路缺损即为柏氏矢量。LessonTwo滑移区未滑移区BbABbA(a)(b)混合位错2011-