材料科学基础-第五章ppt课件.ppt

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1、第五(1)章材料的塑性变形Theplasticdeformationofmaterials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弹性变形（elasticdeformation）塑性变形（plasticdeformation）外力材料外形尺寸变化内部组织、性能变化塑性变形※1.弹性和粘弹性(ElasticityandViscoelasticity)弹性变形(ElasticDeformation)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r=r0原子处于平衡位置位能U为Umin最稳定F=0rr0即偏

2、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本质:可从原子间结合力的角度来了解之应力-应变关系(Stress-Strainbehavior)虎克定律(Hooke’slaw)s=Eet=Gg广义虎克定律矩阵表达式二弹性模量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。对晶体而言，系各向异性沿原子最密排的晶向Emax沿原子最疏的晶向Emin工程上E系材料刚度的度量弹性变形量随材料不同而异E-modulusofelasticity(Young’smodulus)G-shearmodu

3、lusu-poisson’sratioG=E/2(1+u)※2.单晶体的塑性变形PlasticDeformationofSingleCrystal塑性变形滑移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滑移带（Slipband)滑移线（Slipline）沿一定的晶面、一定晶向进行滑移面Slipplane滑移方向Slipdirection2.滑移的晶体学特征滑移面和滑移方向晶体中原子密度最大的面和方向Slipplane&Slipdi

4、rection为什么?fcc：滑移面{111}滑移方向<110>hcp:{0001}<1120>c/a≥1.633{0001},{1010},{1011}<1120>c/a∠1.633bcc:0.8Tm{123}滑移系晶体中一个滑移面和该面上一个滑移方向组成滑移的空间取向（Slipsystem）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×

5、3＝3个滑移系bcc：{110}面共有6组，每个{110}上有2个<111>方向12组{112}1个24组{123}1个故共有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滑移圆柱形试样单向拉伸时作用在滑移面上沿滑移方向的其中为作用在试样横断面上的拉伸应力为取向因子（Schmid）晶体滑移必须使t≥tc（临界分切应力）tc取决晶体中原子间的结合力，即与晶体类型、纯度（杂质）、温度以及变形速度有关，与外力无关。一切

6、影响位错滑移难易程度的因素均影响tc屈服强度当＝90°或＝90°时，s∞晶体不能产生滑移只有当＝＝45°时，smin首先发生滑移＝2tc快速确定具有最大取向因子cosφcosλ的滑移系方法映象规则：利用投影图中心部分的八个取向三角形4.晶体在滑移时的转动（rotation）滑移面上发生相对位移晶体转动空间取向发生变化晶体滑移在拉伸时使滑移面和滑移方向逐渐转到与应力轴平行在压缩时使滑移面和滑移方向逐渐转到与应力轴垂直转动的原因两对力偶：为上下两滑移面的法向分应力在该力偶作用下，使滑移面转至轴向平行垂直于滑移方向的分切应力在该力偶作用下，使滑移方向转

7、到最大分切应力方向是//滑移方向的真正引起滑移的有效分切应力晶体滑移晶体转动位向变化取向因子变化分切应力值变化几何硬软化现象5.多系滑移Multipleslip外力下，滑移首先发生在分切应力最大，且t≥tc的滑移系－原始滑移系（primaryslipsystem）上。但由于伴随晶体转动空间位向变化另一组原取向不利（硬取向）滑移系逐渐转向比较有利的取向（软取向），从而开始滑移，形成两组（或多组）滑移系同时进行或交替进行，称为多系滑移。综上所述，滑移变形的基本特点：Ⅰ)滑移变形系不均匀的切变，它只集中在某些晶面上；Ⅱ)滑移结果两部分晶体产生相对移动，移动

8、的距离△＝nb，仍保持晶