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第五章 材料的变形和再结晶 5.2 晶体的塑性变形 单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形 合金的塑性变形 塑性变形对材料组织和性能的影响 5.2.1单晶体的塑性变形 常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。 一 滑移 1 滑移：在切应力作用下，晶体的一 部分相对于另一部分沿着一 定的晶面（滑移面）和晶向 （滑移方向）产生相对位移， 且不破坏晶体内部原子排列 规律性的塑变方式。 一 滑移 光镜下：滑移带（无重现性）。 （1） 滑移的表象学 电境下：滑移线。 (2)滑移系 滑移面 （密排面） 几何要素 滑移方向（密排方向） 滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。 滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的滑移方向的个数） （3）滑移的临界分切应力（?s） ?s：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。 (外力在滑移方向上的分解) (4) 滑移时晶体的转动 （1）位向和晶面的变化 拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向; 压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。 几何硬化：?，?远离45?，滑移变得困难； （2）取向因子的变化 几何软化；?，?接近45?，滑移变得容易。 (5 )多滑移 滑移的分类 多滑移：在多个（2）滑移系上同时或交替进行的滑移。 双滑移： 单滑移： 交滑移系：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向 同时或交替滑移。 (6)滑移的位错机制 实验数据表明晶体滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分沿着滑移面作刚性整体位移，而是借助位错在滑移面上运动来逐步地进行的。 位错运动的阻力主要包含以下几方面： ①位错运动的阻力首先来自于点阵阻力， ②与其它位错的交互作用阻力； ③位错交割后形成的割阶与扭折； ④位错与一些缺陷发生交互作用。表明 二、孪生 （1）孪生的变形过程 孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分 沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取 向的镜面对称关系。 （2）滑移和孪生的比较 1) 相同点： 宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形； 微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程； 两者都不会改变晶体结构； 从机制上看，都是位错运动结果。 2) 不同点： 滑移不改变晶体的位相，孪生改变了晶体位向； 滑移是全位错运动的结果，而孪生是不全位错运动的结果； 滑移是不均匀切变过程，而孪生是均匀切变过程； 滑移比较平缓，应力应变曲线较光滑、连续，孪生则呈锯齿状； 两者发生的条件不同，孪生所需临界分切应力值远大于滑移，因此只有在滑移受阻情况下晶体才以孪生方式形变。； 滑移产生的切变较大（取决于晶体的塑性），而孪生切变较小，取决于晶体结构。 （3）孪晶的形成 （1）形成方式 形变孪晶：通过机械变形而产生的孪晶。 生长孪晶：晶体自气态、液态或固体中长大时形 成的孪晶。 退火孪晶：变形金属在其再结晶退火过程中形成 的孪晶。 （2）生长方式 形核 长大 （4）孪生的位错机制 三、晶体的扭折 当受力的晶体处于不能进行滑移或孪生的某种取向时，它可能通过不均匀的局部塑性变形来适应所作用的外力。 5.2.2多晶体的塑性变形 1. 晶粒之间变形的协调性 （1）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。 （2）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导 致晶体分裂） （3）条件：独立滑移系?5个。（保证晶粒形状的自由变 化） ? 2.晶界的影响 ①晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。 ②晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于晶界,极少穿过。 （2）晶界的影响 ③晶粒大小与性能的关系 a 晶粒越细，强度越高(细晶强化：霍尔－配奇公式) ?s=?0+kd-1/2 原因：晶粒越细，晶界越多，位错运动