西北工业大学材料考研材料科学基础课件.ppt

第十节 冷变形金属的回复阶段 1. 回复阶段性能与组织的变化 (1）宏观内应力经过低温加热后大部分去除，而微观应力仍然残存。 (2）电阻率Δρ/ρ降低。 (3）硬度和流变应力的变化随金属不同而异。 (4）显微组织至少在光学显微镜下看不出有任何变化，在高温回复时，在电镜下可看到晶粒内的胞状位错结构转变为亚晶。 2. 回复机制 (1) 低温时。回复主要与点缺陷的迁移有关。冷变形时产生大量的点缺陷——空位与间隙原子，它们的形成主要是集多滑移后位错的交割，在螺位错上带有刃型割阶运动产生的。 (2）温度较高时。会发生位错运动和重新分布。滑移面上位错相遇时，异号位错会消失；如两个为刃型位错会形成空位或间隙原子，位错密度也略有降低。 (3）在高温回复时。刃型位错可获得足够的能量产生攀移。高温时攀移和扩散是互为因果的。 第十一节 冷变形金属的再结晶 1. 再结晶:残余内应力释放，在畸变处形成再结晶新晶粒由于组织变化，加上位错密度降低，位错易动，故造成加工硬化现象消除。 2. 影响再结晶的因素： （1）在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量，称为临界变形度。低于此变形度，不能再结晶。 （2）变形度越小，开始再结晶的温度就越高。意味着临界变形度随退火温度的升高而减小。 （3）再结晶后的晶粒大小主要决定于变形程 度。变形量越大，再结晶后的晶粒越细。 （4）微量杂质元素可明显地升高再结晶温度 或推迟再结晶过程的进行。 （5）第二相的影响。当第二相尺寸较大间距较宽时，再结晶核心能在其表面产生。当第二相尺寸很小且又密集时，则会阻碍再结晶的进行。 （6）原始晶粒越细，或退火时间增长，都会降低再结晶温度。 第十二节 金属的热变形、蜕变与超塑性 1. 热变形：金属在再结晶温度以上的变形金属热变形可看作（1）它象冷加工那样发生晶粒的伸长和加工硬化（2）发生了恢复和再 结晶过程。 2. 热变形对材料性能的影响： （1） 使铸态下原始的粗大柱状晶体和等周晶 破坏，重新再结晶形成细小的等轴晶粒。 （2）减小了显微偏板 （3）使铸锭内原有的内部气孔和疏松，能够 焊和更加紧密 （4) 控制好终轧温度和变形量，可使金属获得细晶粒组织。 （5）热变形金属当含有夹杂物或第二相时，在力学上会有各向异性。 3. 金属的蜕变：材料在高温下的变形不仅与应力有关，而且与应力作用的时间有关。 4.超塑性：某些材料在特定变形条件下呈现的特别大的延伸率。 　条件：晶粒细小、温度范（0.5~0.65Tm）、应变速率小（1～0.01%/s）。 本质：多数观点认为是由晶界的滑动和晶粒的转动所致。 第十三节 陶瓷晶体的变形 1. 陶瓷晶体的塑性变形:陶瓷晶体一般由共价键和离子键结合，在室温静拉伸时，除少数几个具有简单晶体结构的晶体KCl,MgO外。 2. 和金属材料相比，陶瓷晶体具有如下特点：（1）陶瓷晶体的弹性模量比金属大得多，常高出几倍。这是由其原子键合特点决定的 。共价键晶体的键具有方向性，使晶体具有较高的抗晶格畸变和阻碍位错运动的能力使共价键陶瓷具有比金属高得多的硬度和弹性模量。离子键晶体的键方向性不明显，但滑移不仅要受到密排面和密排方向的限 制，而且要受到静电作用力的限制，因此实际可移动滑移系较少，弹性模量也较高。 （2）陶瓷晶体的弹性模量，不仅与结合键有关，而且还与其相的种类、分布及气孔率有关，而金属材料的弹性模量是一个组织不敏感参数。 （3）陶瓷的压缩强度高于抗拉强度约一个数量级,而金属的抗拉强度和压缩强度一般相等。这是由于陶瓷中总是存在微裂纹，拉伸时当裂纹一达到临界尺寸就失稳扩展立即断裂，而压缩时裂纹或者闭合或者呈稳态缓慢扩展，使压缩强度提高。 （4）陶瓷的理论强度和实际断裂强度相差1-3个数量级。引起陶瓷实际抗拉强度较低的原因是陶瓷中因工艺缺陷导致的微裂纹，在裂纹尖端引起很高的应力集中，裂纹尖 端之最大应力可达到理论断裂强度或理论屈服强度（因陶瓷晶体中可动位错少，位错运动又困难，所以，一旦达到屈服强度就断裂了）。因而使陶瓷晶体的抗拉强度远低于理论屈服强度。 （5）和金属材料相比，陶瓷晶体在高温下具有良好的抗蠕变性能，而且在高温下也具有一定塑性，如下图所示。 第十四节 高分子材料的变形 1. 热塑性聚合物的应力-应变曲线图给出了一条聚合物的典型应力-应变曲线。σL,σy,σb分别称为比例极限、屈服强度和断裂强度。 当σσL时，应力与应变呈线性关系，主要是由键长和键角的变化引起的普弹变形。 当σσL后，链段发生可恢复的运动，产生可恢复的变形，同时应力-应变曲线偏离线性关系。 当σσy，聚合物屈服，同时出现应变软化，即应力随应变的增加而减小，随后出现应力平台，即应力不变而应变持续增加，最后出现应变强化导