lesson02第13章塑性变形的物理基础11金属晶体结构和组织形态.pptVIP

1.2.5 滑移的位错机制 晶体的滑移通过位错运动来实现。 ~*~ 1.2 金属晶体的塑性变形 1.2.1 滑移现象 滑移：（演示） 滑移带： 滑移线： 单晶锌变形后产生的滑移带 （采自C.F.Elam著 The Dislocation of Metal Crystals Oxfold University press,1935） ~*~ 1.2.2 晶体的滑移系 滑移面：某一晶面，一般为原子密排面 滑移方向：某一晶向，一般为原子密排方向 滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系。 面心立方滑移面：｛111｝共四组，每组有3个滑移方向110[ ],……；故有12个滑移系。 请思考： 体心立方滑移系？ 密排六方滑移系？ ~*~ ~*~ 例题1.2.1：[011]和[112]均位于fcc铝的(111)平面上， 画出(111)平面并指出单位滑移矢量[011]和[112]。 滑移系越多，晶体塑性越好。 ~*~ 1.2.3 临界分切应力 当晶体受力时，由于各个滑移系相对于外力的空间位向不同，其上所作用的切应力分量的大小也必然不同。 现设某一晶体作用有由拉力 P引起的拉伸应力σ，其滑移面的法线方向与拉伸轴的夹角为φ，面上的滑移方向与拉伸轴的夹角为λ（见图），通过简单的静力学分析可知，在此滑移方向上的切应力分量为： 称τ为分切应力，即晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。 ~*~ τ=σ0cosφcosλ= σ0 m 1.2.3 临界分切应力 分切应力：晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。 临界分切应力： 取向因子（施密特因子） m=cosφcosλ； m 越大， 越有利于滑移。 ~*~ τ=σ0cosφcosλ= σ0 m τc=σscosφcosλ= σs m 软取向：φ=λ=45°，m=0.5 硬取向：φ=90 °或φ=0 °， m=0 影响临界分切应力因素： 金属的本性（组织，纯度）， 变形速度，加工状态 ~*~ 1.2.4 滑移时晶体的转动 ~*~ 拉伸时，ψ增大， 压缩时， ψ减小。 几何硬化：ψ远离45?， 滑移变得困难 几何软化：ψ接近45?， 滑移变得容易 1.2.6 孪生变形现象 孪生变形： 切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面（孪晶面）和一定的晶相（孪生方向）相对于另一部分做均匀的切变所产生的变形。 变形过程：也是纯切变过程。 孪晶：孪生变形后的晶体。 ~*~ 在常温下，大多数体心立方金属滑移的临界切应力小于孪生的临界切应力，所以滑移是优先的变形方式，只有在很低的温度下，由于孪生的临界切应力低于滑移的临界切应力，这时孪生才能发生。 孪生变形后由于变形部分位向改变，可能变得有利于滑移，于是晶体又开始滑移，二者交替地进行。 图示为铜在低温下的变形曲线。 ~*~ 1.2.7 多晶体的塑性变形 （1）晶内变形 晶内变形的主要方式和单晶体一样为滑移和孪生。 （2）晶间变形 晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。 ~*~ 如图所示，多晶体受力变形时， 沿晶界处可能产生切应力，当此切 应力足以克服晶粒彼此间相对滑移 的阻力时，便发生相对滑动。 另外，由于各晶粒所处位向不 同，其变形情况及难易程度亦不相 同。这样，在相邻晶粒间不仅引起 力的相互作用，还可能产生一对力 偶，造成晶粒间的相互转动。 ~*~ 晶粒之间的滑动和转动演示 （3）多晶体的变形特点 ○ 由于组成多晶体的各个晶粒位向不同，塑性变形不是在所有的晶粒内同时发生，而是首先在那些位向有利、滑移系上的切应力分量已优先达到临界值的晶粒内进行。 ○ 要求每个晶粒进行多系滑移，即除了在取向有利的滑移系中进行滑移外，还要求其他取向并非很有利的滑移系也参与滑移。 ○ 多晶体变形的另一特点是变形的不均匀性。各晶粒变形不是共同的、均匀的。 ~*~ 在不同总变形量下多晶体铝试样中部分晶粒的变形分布 ○ 各晶粒的变 形量大致正比于 总变形量； ○不同晶粒之 间的变形量不同； ○一个晶粒不 同部