材料的变形和再结晶ppt课件.ppt

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1、工程材料主讲教师:王亚男第4章金属的塑性变形与再结晶4.1单晶体的塑性变形4.2多晶体的塑性变形4.3合金的塑性变形4.4塑性变形对金属组织与性能的影响4.5回复与再结晶4.6金属的热加工小结思考题2021/9/124.1单晶体金属的塑性变形1.滑移在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）相对另一部分发生相对位移的现象。在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要通过滑移、孪生等方式进行。2021/9/13外力作用下晶体滑移示意图（微观）ττ滑移变形的特点：2021/9/14（1）滑移只能在切应力的作用下发生不是有切应力作用

2、就能产生滑移，只有在滑移面上沿滑移方向的分切应力达到一定值时，才能发生滑移。能引起滑移的最小分切应力称为临界分切应力，用τk表示。以单晶体拉伸为例，求τk＝？面法向滑移方向FфλFAA/cosφ计算分切应力分析图设单晶体中只有一组滑移面,试样横截面积为A,轴心拉力为F,滑移面的法线与F夹角为φ,滑移方向与F的夹角为λ,滑移面面积A’＝A/cosφ.2021/9/15外力在滑移面上沿滑移方向的切向分力为：Fτ＝Fcosλ外力在滑移方向上的分切应力：τ=Fτ/Aˊ=Fcosλ/(A/cosφ)=Fcosλcosφ/AF/A＝σ，当滑移系中的分切应力达到

3、其临界分切应力值而开始滑移时，σ＝σS，此时τ＝τk，所以τk＝σScosλcosφcosλcosφ称为取向因子。2021/9/16见图镁单晶拉伸时屈服应力与晶体取向的关系。由图可见：当外力与滑移面平行（φ＝90°）或垂直（λ＝90°）时，取向因子最小，σS为无限大，不可能产生滑移，此时的位向称为硬位向；当外力与滑移面和滑移方向的夹角都接近45°时，取向因子最大，σS最小，容易产生滑移，此时的位向称为软位向。2021/9/17屈服应力与晶体取向的关系2021/9/18（2）滑移沿密排面和密排方向发生见图4-3，密排面间距最大，结合力最弱，滑移需切应

4、力最小。密排面为滑移面，密排方向为滑移方向。一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来称为一个滑移系。可用{hkl}来表示。[11][11](110)[01][10](111)BCC{110}×6<111>×2滑移系数＝6×2＝12FCC{111}×4<110>×3滑移系数＝4×3＝12[10]2021/9/19判断下列晶面及晶向是否构成滑移系？并说明原因。BCC中(110)[111]、。FCC中(111)[110]、。FCCBCC2021/9/110实验表明：滑移系越多，滑移越容易，塑性越好。BCC与FCC的滑移系数相同，但滑移方向对塑性变

5、形的作用比滑移面大，所以FCC的塑性比BCC的塑性好。如Cu的塑性比α-Fe好。可知，构成滑移系必须满足两条：1)必须是密排面和密排方向；2)向一定在面上。2021/9/1112021/9/112（3）滑移量是滑移方向上原子间距的整数倍，滑移后，在晶体表面形成台阶，见图4-4。滑移线（小台阶）滑移量滑移块滑移带（一组小台阶）2021/9/113由于晶体的转动，使原来有利于滑移的晶面滑移到一定程度后，变成不利于滑移的晶面；而原来不利于滑移的晶面，则可能转到有利于滑移的方向上，参与滑移。所以，滑移可在不同的滑移系上交替进行，其结果造成晶体的均匀变形。（

6、4）滑移时伴随着晶体的转动单晶体滑移时，转动有两种：一是滑移面向外力轴方向转动，二是滑移方向向最大切应力方向转动，见图1和图2。拉伸时，晶体转动力求使滑移系转到与力轴平行的方向；压缩时，晶体转动力求使滑移系转到与力轴垂直的方向。2021/9/1142021/9/1152021/9/116（5）滑移是通过位错运动实现的晶体滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分沿着滑移面作刚性整体位移，而是借助位错在滑移面上的运动来逐步进行的。当移动到晶体外表面时，晶体沿其滑移面产生了位移量为一个b的滑移。2021/9/117滑移的位错机制2021/9/118τααττ

7、τ完整晶体2.孪生在切应力作用下，晶体的一部分以一定的晶面(孪生面)为对称面和一定的晶向(孪生方向)与另一部分发生相对切变的现象。孪生2021/9/1191)点阵类型不变但晶体位向发生变化，呈镜面对称；2)孪生是一种均匀切变，每层原子面的位移量与该原子面到孪生面的距离成正比，其相邻原子面的相对位移量相等，且小于一个原子间距，即孪生时切变量是原子间距的分数倍；3)孪生变形速度很快，接近声速。晶体位向位移量切应力塑变量变形速度滑移不变整数倍小大慢孪生改变分数倍大小快滑移与孪生的区别：孪生的特点：2021/9/1202.晶粒在变形中的作用多晶体的屈服强度

8、σS与晶粒平均直径d的关系可用著名的霍尔－佩奇（Hall-Petch）公式表示：σs＝σo＋Kd-1/2式中，σo反映晶内