金属塑性成型理论基础

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1、金属塑性成型理论基础晶体缺陷：实际晶体结构与理想晶体结构发生偏差的区域。点缺陷：空位间隙原子杂质原子线缺陷：位错面缺陷：晶界亚品层错位错：位错是晶体中原子错排而造成的一种晶体缺陷。位错可分为刃型位错螺型位错混合位错柏氏矢量：柏氏矢量是表示滑移面上下两侧的原子相对位移的方向和大小的矢量。柏氏矢量守恒性：1一根不分岔的位错线，不论的的形状如何变化，它只能有一个恒定的柏氏矢量。2一个位错线不会终止于晶体内部，只能终止于晶体表面。如果它终止于晶体内部，它必然与晶体内的其他位错线相连接，或自成封闭的位错环。3汇聚一点的位错线，若从汇聚点向外定义为位错线的正方向，那么它们的柏氏矢量之和为0应力场的特点存

2、在位错的晶体，不仅位错中心处的原子错排严重，而且位错四周的原子也要相应的偏离平衡位置，从而使位错周围产生应力场。螺型位错应力场的特点：螺型位错应力场是一个纯切应力场。刃型位错应力场的特点：(1)刃型位错应力场中同时存在正应力和切应力（2）刃型位错应力场对称于多余半原子面（3）当y二0时在滑移面上正应力都为0且切应力最大（4）当y>；O时正应力小于0当y<O正应力大于0。位错应变能：晶体中存在位错而使晶体增加的内能称为位错的应变能。一部分为位错中心处的应变能另一部分为位错屮心以外区域的弹性应变能。应变能与柏氏矢量的平方成正比。位错的柏氏矢量越小，它的弹性应变能越低位错越稳定。位错应变

3、能是与位错线长度成止比的。为降低能量，位错线具有尽力缩短其长度的倾向。线张力：每增加单位长度的位错所做的功或增加的位错能就是位错的线张力。弯曲位错线的向心回复力与位错的线张力成正比与位错线的曲率半径成反比。位错运动方式有两种，滑移运动攀移运动位错的滑移运动不能会使晶体的体积发生变化而攀移运动会引起晶体体积的变化。晶体宏观上的塑性变形是它在微观上位错滑移运动的结果。位错线与它的柏氏矢量构成的平面为滑移血。无论是刃型位错述是螺型位错的滑移都是通过位错线上及其周围原子受切应力作用发生移动来实现的。位错向前移动一个原子的间距，在位错线上或其周围原子只需要移动不到一个原子间距的就可以了。位错滑移所需的

4、临界切应力比理想晶体整体滑移的临界状态要小的多。位错线上的原子偏离平衡位置处于高能状态，当位错移动后原先偏离平衡位置的原子恢复平衡位置且将能量转移给其他原子。刃型位错线与它的柏氏矢量垂直因此它只有一个滑移血。而螺型位错线是平行与它的柏氏矢量的所以以螺型位错线为轴的所有晶面均可以是螺型位错的滑移面。交滑移：当螺型位错在滑移面上运动受到阻碍时便会转移到与原来滑移面相交的另一个滑移面上去，这就是螺型位错的交滑移。螺旋位错独有刃型位错的攀移是通过多余半原子血的扩展和收缩来实现的，位错的攀移过程是晶体中的空位离开或进入位错的过程。是刃型位错独有的位错受力位错受力：作用于位错线上驱使它运动的力定义为位错

5、受力。位错力的方向垂直于位错线，并始终与位错线运动方向一致。平行的螺型位错间的交互作用：平行同向时，两螺位错相互排斥，平行反向时则互相吸引。平行的刃型位错间的交互作用：见书P18或P26位错与溶质原子的交互作用会引起溶质原子向位错线集聚，位错线附近云集溶质原子，形成了溶质原子气团或溶质原子云。也称柯氏气团。溶质原子气团使位错处于更加稳定状态。有针扎位错的作用。位错的交割位错的割阶位错的增殖P21或P34晶体中增殖位错的地方称为位错源只有当滑移面上作用的切应力大于临界切应力时位错源才能源源不断的放岀位错。位错的塞积滑移面上的障碍物（晶界等）阻碍位移运动，使同一位错源发出的同号位错先后被障碍物阻

6、塞形成了位错塞积群。位错不断地放出位错，塞积群屮的位错逐渐增多。当位错达到一定数目时塞积便可以抑制为错源继续向外发出位错。这时要想位错源继续不断地增殖必须不断的增加外加切应力。加工硬化位错塞积群对障碍物的作用力是外加切应力的n倍塞积中的位错数目越多，塞积群对障碍物的作用力就越大。领先位错的前端会产生很大的应力集中。这种强大的应力集屮可以使塞积屮的螺型位错影响不均匀变形的因素1接触摩擦:一呈现单鼓形和三个变形区二呈现双鼓形三侧面翻平现象四粘着现象五接触便血上应力分布不均2变形物体的外端：一封闭形外端封闭形外端可以减小被压缩物体的不均匀变形，并可使其三向压应力状态增强。二非封闭形外端由于外端的存

7、在使变形物体的纵向变形的不均匀性减小，横向变形的不均匀性增加。3变形物体温度分布不均匀因为不同温度区域的变形抗力不同，而变形物体又事一个整体，产生相互平衡的附加抗力。4变形金属材质不均匀。P78影响变形抗力的因素1金属化学成分及组织对塑性变形抗力的影响碳猛硅馅银等化学元素都将提高金属的变形抗力晶粒越细晶界越多晶格畸变越多位错运动阻力大变形抗力大单项固溶质中合金元素的含量越高变形抗力越大2应力状态的影响金属的变