材料的变形与断裂西安交大材料科学基础汇总ppt课件.ppt

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1、第八章材料的变形与断裂金属变形概述金属的弹性变形滑移与孪晶变形单晶体的塑性变形概述多晶体的塑性变形纯金属的变形强化合金的变形与强化冷变形金属的组织与性能冷变形金属的回复阶段冷变形金属的再结晶金属的热变形、蠕变与超塑性陶瓷晶体的变形高分子材料的变形后退金属的断裂●材料的变形●单晶体的塑性变形单系滑移、多系滑移、交滑移弹性变形：E,实质，原子结合力大，熔点高，则E越大塑性变形滑移：晶体滑移系孪生：滑移面滑移方向孪生面孪生方向概述下页后退返回第一节金属变形概述下页后退金属材料的一个重要特点是在具有高强度的同时还具有优良的塑性，也就是说在高温和

2、常压下，金属材料可以在外力作用下改变形状而不破坏，从而具有优越的加工成型性能。同时在塑性变形的过程中，金属内部的组织和亚结构发生着一系列的变化，导致其强度、韧性等力学性能的变化。金属的塑性和强度是两个十分重要的概念。屈服强度就是指材料抵抗塑性变形的能力。金属在外力作用下的行为可通过应力-应变曲线来描述，一般分为三个阶段：（1）弹性变形：去除应力后，形变完全恢复，在弹性范围中，材料服从虎克定律。（2）塑性变形：去除应力后，形变不能完全恢复，留有部分永久变形，即金属中的部分原子离开原平衡位置，产生永久位移。（3）断裂。金属中的塑性变形可通过

3、如下几种方式来完成：①滑移；②孪生；③晶界滑动；④扩散性蠕变。后退下页返回第二节金属的弹性变形●弹变特点单值性：可逆性变形量小E●在正应力下σ=Eε，在切应力下τ=GγG=2(1+υ)后退下页●弹性模量E、G是一重要的物理的和力学的参量。①弹性模量是原子间结合力的反映和度量。所以它是一个对组织不敏感的性能指标。E越大，则弹性变形越难。②它在工程技术上标示材料的刚度。后退下页返回第三节滑移与孪晶变形一、滑移机制●滑移是位错在切应力作用下运动的结果。●滑移都是沿着滑移面和该面上的滑移方向进行。●滑移的位错机制后退下页1）a越大，即原子面间距

4、大，越小，表示点阵阻力小，说明原子面间距越大，位错运动阻力小，而a增大的面即原子最密排面。2），即说明原子排列越紧密，其位错运动阻力小。后退下页3）fcc及沿基面{0001}滑移的hcp,其最低，沿及滑移的hcp的增高；bcc的随温度降低而急剧增高。4）大小本质上取决于晶体结构和键的方向性。5）大小顺序：fcc

5、显然两个不同滑移系上的位错将产生相互的作用，这些作用可能有几种形式：（1）位错相互交割，可能形成割阶，而螺位错的割阶是不可动的从而限制了某些位错的可动性，并形成位错网络。（2）许多位错的相互交割，形成更复杂的位错缠结。二、滑移面及滑移方向●为什么滑移面都是原子最密排面，滑移方向都是最密排方向？（3）在不同滑移面的交线上，通过位错反应形成固定位错，在被定扎的位错后面产生位错的塞积，它将阻碍后续位错的继续运动。后退下页晶格点阵类型滑移面滑移方向滑移系fcc12个bcc48个hcp3个●三种典型金属的滑移面及滑移方向后退下页后退下页后退下页三

6、、孪晶变形孪晶变形特点：1.孪晶变形有镜面对称的孪晶，孪晶也沿一定的孪晶面及晶向方向，如：fcc中,孪晶面（111），孪晶方向;2.孪晶中原子移动受严格限制，同一晶面原子移动距离相等；3.孪晶变形速度很快，形变过程与声波在晶体中的传播速度相近；4.孪晶变形量很小，但由于孪晶造成位向改变，故孪晶发生后可能有利于滑移；[]211后退下页面心立方晶体的孪生变形后退下页(1)一部分晶体沿滑移面相对于另一部分晶体作切变,切变时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍。(2)孪晶面两边晶体的位相不同，成镜向对称。(2)滑移面两边晶体的位相不变。(1

7、)一部分晶体沿孪晶面相对于另一部分晶体作切变,切变时原子移动的距离不是滑移方向原子间距的整数倍。孪晶滑移●孪晶与滑移的区别后退下页(4)孪晶是一种均匀切变，而在切变区内与孪晶面平行的每一层原子面均相对于其相邻晶面沿孪生方向位移了一定距离。(4)滑移面是一种不均匀的切变，它只集中在某一些晶面上大量进行，而各滑移带之间的晶体并未发生滑移。(3)由于改变了晶体的位向，因而孪晶经抛光和侵蚀后仍能重线。(3)滑移所造成的台阶经抛光后，即使再侵蚀也不会重现。孪晶滑移●孪生与滑移的区别(续)后退下页（6）孪晶的应力应变曲线将产生锯齿形变化（6）滑移的

8、应力应变曲线比较平滑（5）而发生孪晶后，在晶体内部将出现孪晶和孪晶界。（5）滑移过后，除了不全位错运动会在滑移面上造成层错外，一般在滑移面上不留下任何痕迹孪晶滑移●孪生与滑移的区别(续)后退下页返回第四节单