材料科学基础第五章ppt课件.ppt

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1、第5章材料的形变和再结晶•弹性和粘弹性•晶体的塑性变形•回复和再结晶•热变形与动态回复、再结晶•陶瓷材料的变形特点•高聚物的变形特点材料的塑性变形Theplasticdeformationofmaterials弹性变形（elasticdeformation）外力材料塑性变形（plasticdeformation）材料不同，其弹、塑性性能差异很大塑性变形，对锻、轧、拉、挤有重要作用，对铸造、热处理则要尽量避免外形尺寸变化塑性变形内部组织、性能变化*1.弹性和粘弹性(ElasticityandViscoelasticity)一.弹性变形(Elasti

2、cDeformation)低碳钢的拉伸试验弹性变形:可逆性外力去处后可完全恢复本质:可从原子间结合力的角度来了解之r=r0原子处于平衡位置位能U为Umin最稳定F=0rr0即偏离其平衡位置F＞引力＜斥力力图使原子恢复其原来的平衡位置变形消失弹性变形：变形可逆；应力应变呈线性关系。弹性模量：原子间结合力的反映和度量。应力-应变关系(Stress-Strainbehavior)本构关系（Constitutivelaw）虎克定律(Hooke’slaw)=E=GE-modulusofelasticity(Young’smodulus)G-shea

3、rmodulusu-poisson’sratioG=E/2(1+u)1⎡⎣()⎤⎦⎫1⎣⎡()⎦⎤⎪1⎡⎣()⎤⎦⎪111xxyzyyxzzzxyxyxyyzyzzxzxEEEGGG⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪2(1)EG广义虎克定律矩阵表达式E(1)()⎫(1)(12)x11z⎪⎪⎪E(1)()⎪(1)(12)11E(1)()(1)(12)112(1)E2(1)E

4、2(1)xyyxyzzxyzxyxyyzyzzxzxE⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭二弹性模量E(Elasticmodulus)表征晶体中原子间结合力强弱的物理量,反映原子间的结合力,是组织结构不敏感参数。金刚石，钢对单晶体而言，系各向异性沿原子最密排的晶向沿原子最疏的晶向EminEmax对多晶体而言，系各向同性工程上E系材料刚度的度量弹性变形量随材料不同而异金属，橡胶三弹性的不完整性1.包申格效应（Bauschingereffect）经预先加载产生少量变形（<4%）而后同向加载则e↗而后反向加载则e↘2.弹性后

5、效（DelayedElasticity）在弹性极限e范围内，应变滞后于外加应力，并和时间有关的现象3.弹性滞后（Elasticlag）由于应变落后于应力，在-曲线上加载曲线与卸载线不重合，而形成一封闭回线四粘弹性(Viscoelasticity)牛顿粘性流动定律dtd粘度系数Viscositycoefficient既与时间有关，又具有可回复的弹性变形性质高分子材料的重要力学特性之一Maxwell和Voigt粘弹性体变形模型应力松弛Stressrelaxation蠕变Creep*2.单晶体（SingleCrystal）的塑性变形塑

6、性变形滑移Slip孪生Twinning晶界滑动GrainboundarySliding扩散性蠕变DiffusionalCreep一滑移（Slip）•1.现象单晶体的拉伸试验塑性变形的不均匀性Δh~200nm滑移带（Slipband)滑移线（Slipline）Δd~20nm沿一定的晶面、一定晶向进行滑移面Slipplane滑移方向Slipdirection•2.滑移的晶体学特征滑移面和滑移方向SlipplaneSlipdirection晶体中原子密度最大的面和方向为什么?滑移系晶体中一个滑移面和该面上一个滑移方向组成（Slipsystem）滑移的空

7、间取向晶体结构不同，滑移系的数目不同（Numberofslipsystems）fcc：{111}有四组，而每个(111)面上共有三个[110]，故共有4×3＝12个滑移系hcp：1个(0001)面3个<1120>方向1×3＝3个滑移系bcc：{110}面共有6组，每个{110}上有2个<111>方向故共有6×2＋12×1＋24×1＝48个滑移系一般滑移系愈多，滑移过程中可能采取的空间取向也就愈多，这种材料的塑性就愈好。3.滑移所需临界分切应力Critical（resolved）shearstress滑移A其中AP为作用在试样横断面上的拉伸应力c

8、oscos为取向因子（Schmid）圆柱形试样单向拉伸时作用在滑移面上沿滑移方向的cosPcoscos晶体滑移必