材料科学基础 第6章 材料的塑性变形与再结晶ppt课件.ppt

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1、第6章材料的塑性变形与再结晶6.1材料的塑性变形材料的塑性变形形式：在常温和低温时：滑移、孪生和扭折高温下：扩散变形以及晶界滑移和移动6.1.1单晶体的塑性变形单晶体塑性变形的主要形式是滑移和孪生。滑移和孪生在晶体变形过程的不同阶段交替进行。6.1.1.1滑移滑移是指晶体相邻两部分沿着某一晶面在某个晶向上彼此间作相对的平行滑动。当应力超过晶体的弹性极限后，晶体中就会发生层片之间的相对滑动（即滑移），大量层片间相对滑动的累积就造成晶体的宏观塑性变形。1.滑移现象的观察及特征单晶试样经拉伸抛光后的照片1)宏观观察2)显微观察当应力超过弹性极限后，晶体中层片之间产生相对滑，大量层片相对

2、滑移的累积构成了整个晶体的塑性变形。滑移带2层片，厚度在100个原子左右滑移带1滑移线未滑移部分滑移量1000个原子左右返回2.滑移面和滑移方向塑性变形时滑移只沿一定的晶面和晶向进行，这些晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。滑移面和滑移方向往往是晶体中原子密度大的晶面和晶向，因为这些位置点阵阻力小，容易产生滑移。一个滑移面和此面上的滑移方向合起来组成一个滑移系。每一个滑移系表示晶体在滑移时的一个可能取向。晶体中的滑移系愈多，滑移过程可能采取的空间取向便愈多，滑移容易进行，塑性便愈好1)面心立方的滑移系(111)[101][011](111)[110][011][101]2)体心立方的

3、滑移系[111](101)[111]3)体心立方的滑移系晶体结构金属举例滑移面滑移方向面心立方Cu，Ag，Au，Ni，Al{111}〈110〉Al（高温）{100}〈110〉体心立方α-Fe{110}{112}{123}〈111〉W，Mo，Na（0.08～0.24Tm）{112}〈111〉Mo，Na（0.26～0.50Tm）{110}〈111〉Na，K（0.8Tm）{123}〈111〉Nb{110}〈111〉密排六方Cd，Be，Te{0001}〈1120〉Zn{0001}{1122}〈1120〉〈1123〉Be，Re，Zr{1010}〈1120〉Mg{0001}{1122}{10

4、11}〈1120〉〈1010〉〈1120〉Ti，Zr，Hf{1010}{1011}{0001}〈1120〉〈1120〉〈1120〉3.位错滑移时受到的点阵阻力位错滑移时的能量变化由于原子排列的周期性，位错在滑移过程中，位错中心的能量将发生周期性变化，当位错从位置1移动到位置2时需要越过一个势垒，即阻力，其大小如右图所示。位错运动滑移面面间距滑移方向上的原子间距切变模量泊松比因此d值越大，b值越小，派纳力越小因而越容易发生滑移4.滑移的临界分切应力滑移系开始滑移的最小分切应力值称为临界分切应力。F在滑移方向上的分切应力为Fcosλ，滑移的面积为A/cosφ,因此，外力在滑移面沿滑移

5、方向的分切应力为：F/A为拉伸截面上的正应力(σ)，当τ达到τc时，σs屈服强度。cosφcosλ称为取向因子。因此，当α=0°，φ=45°时，φ+λ=90°取向因子最大，正应力在此滑移系上的分切应力最大。5.单系滑移当只有一个滑移系上的分切应力最大并且达到晶体的临界分切应力时，滑移只沿着一个滑移系进行，即发生单滑移。6.多系滑移滑移首先产生在取向最有利的滑移系，塑性变形时晶面发生转动，另一组滑移系的切应力达到临界切应力，此时滑移同时产生在两组或更多组滑移面上或交替进行。多系滑移产生在具有多滑移系晶体上。面心立方晶体中拉力轴为[001]时造成的多系滑移7.交滑移两个或多个滑移面沿

6、某个共同的滑移方向同时或交替进行，交滑移见于螺形位错。8.滑移的位错机制①滑移是通过位错滑移来实现的②滑移线和滑移带分别是一个或n个位错线沿滑移面移到晶体表面实现的。③位错滑移受到的阻力首先是点阵阻力，另外还有其它位错与之交割产生的阻力，以及点缺陷、晶界和第二相质点等产生的阻力。6.1.1.2孪生孪生是塑性变形的另一种重要形式，它常作为滑移难于进行时的补充。孪生是指在相当大的切应力作用下，晶体沿着一定晶面上的某一特定晶向发生了均匀切变。这一晶面称为孪生面，这一晶向则称为孪生方向。晶体的孪生面与孪生方向的组合，称为孪生系，孪生系又可称为孪生要素。与滑移系类似，孪生系也是由晶体的结构

7、类型所决定。(111)(110)CC'EE'孪生面孪生方向分析面1.孪生的变形过程CEC'AA孪生面孪生区域2.孪生的特点①孪生变形也是在切应力作用下发生的，并通常出现于滑移受阻而引起的应力集中区，因此，孪生所需的临界切应力要比滑移时大得多。③孪晶的两部分晶体形成镜面对称的位向关系②孪生是一种均匀切变，即切变区内与孪晶面平行的每一层原子面均相对于其毗邻晶面沿孪生方向位移了一定的距离，且每一层原子相对于孪生面的切变量跟它与孪生面的距离成正比。3.孪晶形成的过程孪晶形成分形核和长大两