第五章 材料变形与再结晶答案.docVIP

第五章 固体材料的塑性变形 Chapter 5 Plastic Deformation 作业1：在面心立方晶体结构中，有一位错可以在(111) 和 晶面上发生交滑移，请确定这个位错的伯氏矢量？ Solution: 作业2：在面心立方晶体中有三个滑移系，假定在Au晶体的[100]上施加2MPa的拉伸应力，其临界分切应力是0.91MPa。证明滑移不会在(111)晶面的三个滑移系上滑移？ The three slip systems in the (111) plane are (111) , (111) , (111) . Because [100], that is λ=, so ( resolred shear stress in (111)) is 0. Another two So：Measurable slip will not occur on any of the three slip systems in the (111) plane. 作业3.：在面心立方晶体中，沿[23]方向施加2 MPa的正应力。滑移面是(111)，滑移方向是[01]。请确定 临界分切应力τcr To solve this problem, we must find both cosθ and cosφ. This can be done suing the vector dot product: Cosφ= Cosθ = Solving equation for τcR and substituting the data given in the problem statement yields: τcR=(2Mpa)×(0.617)×(0.756)=0.933Mpa 作业4：假定某面心立方晶体可以开动的滑移系为[011]。试回答： （1）给出引起滑移的单位位错得相应矢量，并说明之。 （2）如果滑移是由纯刃位错引起的，试指出位错线的方向。 （3）指出上述情况下，滑移时位错线的运动方向。 （4）假定在该滑移系上作用一大小为：的切应力，试计算单位刃型位错线的受力的大小和方向。 （设晶格常数为a=0.2nm） 解：（1）为滑移方向上的一个原子间距（大小）。方向为滑移方向，故 （2）位错线一定在滑移面上，（与法线相垂直），且垂直于，则位错线方向与垂直。 （3）滑移时位错线运动方向即为方向 （4） 单位刃型位错受力大小，方向 方向位错线 方向∥。 作业5：若铜单晶可以在所有滑移系滑移，并且其表面平行于（001）， 试画出表面出现的滑移线痕迹，并确定滑移线之间的夹角。若铜单晶的表面平行于（111）， 情况又如何？ 表面平行于（001）面 滑移线痕迹，夹角90° 表面平行于（111）面 夹角60° 作业6：铜单晶拉伸时，若力轴为[001],临界分切应力值,问多大的拉伸应力能使晶体开始滑动？ 解：fcc，四个滑移面与(001)夹角相同， 即 每四个滑移面上的三条边中有一条与力轴垂直，分切应力为0，而另外两条边共计8条边等级。（即8个等级滑移系），其与力轴夹角为45°，即，则使晶体开始滑移的条件是， 故 作业7： 拉伸铜单晶体时，若拉伸力轴的方向为[001],。求（111）面上柏氏矢量的螺型位错线上所受的力（?）。 解：设外加拉应力在（111）滑移面上沿晶向的分切应力为，则 式中，为[001]与[111]夹角，λ为[001]与夹角， 则 若螺型位错线上受的力为Fd， 则 作业8：拉制半成品铜丝的过程如图所示，试画出不同阶段的组织与性能变化示意图。 作业9：试用位错理论解释低碳钢的应变时效现象。 将退火低碳钢进行少量的塑性变形后卸载，然后立即加载，屈服现象不再出现。但是如果卸载后，将试样在室温下放置较长时间或者稍微加热后，再进行拉伸就又可以观察到屈服现象，不过此时的屈服强度会有所提高，这种现象称为应变时效。 低碳钢的应变时效可以用溶质原子与位错交互作用的柯垂尔（Cottrell）气团理论作出很好的解释。一般认为，在固溶体中，溶质或杂质原子在晶体中造成点阵畸变，溶质原子的应力场和位错应力场会发生交互作用，作用的结果是溶质原子将聚集在位错线附近，形成能量更低的溶质原子气团，即所谓的柯垂尔气团。 将低碳钢试验拉伸产生少量预塑性变形，此时试样在外加应力的作用下使位错摆脱碳原子的钉扎，表现为屈服。若卸载后马上重新加载，短时间内碳原子来不及重新聚集在位错周围，所以继续加载时不会出现屈服现象；当卸载后经历较长时间或短时加热后，碳原子又会通过