第三章-金属材料的塑性变形ppt课件.ppt

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1、第三章金属材料的塑性变形?3.1单晶体和多晶体的塑性变形?3.2金属的形变强化?3.3塑性变形金属在加热时组织和性能的变化?3.4塑性加工性能及其指标13.1单晶体和多晶体的塑性变形3.1.1单晶体的塑性变形3.1.2多晶体金属塑性变形的特点23P???P?PP????P：载荷?：正应力?：切应力单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力?（垂直晶面）和切应力?（平行晶面）。正应力只能引起弹性变形,当超过原子间结合力时，晶体断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉

2、伸照片塑性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原子到了另一平衡位置，物体将留下永久变形。3.1.1单晶体的塑性变形4滑移是指当应力超过材料的弹性极限后，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。在应力去除后，位移不能恢复，在金属表面留下变形的痕迹塑性变形的形式：滑移和孪生金属常以滑移方式发生塑性变形(1)滑移51)滑移只能在切应力的作用下发生。1、滑移变形的特点62)滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最

3、弱，产生滑移所需切应力最小。7沿其发生滑移的晶面叫做滑移面；沿其发生滑移的晶向叫做滑移方向；它们通常是晶体中的密排面和密排方向。一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。8FCC6金属的塑性：fcc＞bcc＞chp9哪个滑移系先滑移？当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量?c（分切应力）大于等于一定的临界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。???coscos???AFc取向因子最先达到?c的滑移系先开始滑移滑移时103)滑移

4、时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。铜拉伸试样表面滑移带114)滑移的同时伴随着晶体的转动。转动的原因：晶体滑移后使正应力分量和切应力分量组成了力偶.12韧性断口13把滑移设想为刚性整体滑动——滑移面上每一个原子都同时移到另一个平衡位置，外加的切应力必须同时克服滑移面上所有原子间的结合力。所需理论临界切应力值比实际测量值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。2、滑移的机理14刃位错的运动滑移过程中会生成许多位错：塑性变形量增加，晶

5、体中位错密度增大晶体通过位错运动产生滑移时，只需要在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。15孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变，发生在滑移系较少或滑移受限制情况下。发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。(2）孪生16孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪生示意图17孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距（滑移是原子间距的整数

6、倍）。与滑移相比：密排六方晶格金属：滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属：只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属：一般不发生孪生变形。18单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形更复杂。多晶体是由众多取向不一的单晶体组成。在某一单向外力作用下各晶体的滑移面上的分切应力不同，只有一些达到临界切应力的滑移系才发生滑移。由于晶体之间的相互制约，首先滑移的晶体会引起自身或相邻晶体的转动，从而使原来启动的滑移系偏离最大切应力方向，而停止滑移。另一些原来不能启动的滑移系开动，进而使整个晶体的塑性变形协调发展。软位向硬

7、位向晶粒所处的位向为易滑移的位向称为“软位向”反之谓“硬位向”。先发生于软位向晶粒，然后到硬位向。（1）不均匀的塑性变形3.1.2多晶体金属塑性变形的特点19由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。（2）晶粒位向差阻碍滑移20当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称位错的塞积。要使变形继续进行，则必须增加外力，从而使金属的变形抗

8、力提高。（3）晶界的影响21晶界对塑性变形的影响Cu-4.5Al合金晶界的位错塞积22晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高，另外，一定的变形量由更多晶粒分散承担，不会造成局部的应力集中，使在断裂前发生较大的塑性变形，强度和塑性同