3.1 材料的力学行为 塑性变形与再结晶 1.pptVIP

一个滑移面与其上的一个滑移方向构成一个滑移系。 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滑移系 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性便越好。滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。 金属的塑性：FCC＞BCC＞HCP ④ 滑移带—金相显微镜下 滑移线—电子显微镜下 ⑥ 滑移量一般是原子间距的整数倍 ⑤晶体位向—滑移前后不发生变化 铜拉伸试样表面滑移带 * 单晶体的滑移变形特点： ⑦滑移时，伴有晶体的转动 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。 * 计算表明，当滑移面和滑移方向与外力轴向都呈45°时，滑移方向上分切应力最大，最易产生滑移。 单晶体塑性变形（滑移）的微观机制 （1）刚性滑移理论 （2）临界分切应力理论与实测值比较 可见实际金属晶体的滑移不是刚性移动。 * （3）位错运动机制 单晶体塑性变形（滑移）的微观机制 晶体通过位错运动产生滑移时，只需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，故所需临界切应力远小于刚性运动，这种现象称作位错的易动性。 滑移过程中，塑性变形量增加，晶体中位错密度增大 * 多 脚 虫 的 爬 行 位错的运动犹如蠕虫的爬行 * 1.单晶体的塑性变形 ——孪生 二、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（孪生面）和晶向（孪生方向）发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 * 常温下，由于孪生变形所需临界分切应力远大于滑移变形，因此，孪生通常是在滑移较难进行时才会发生。 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倍）。 HCP晶格金属：滑移系少，常以孪生方式变形。 BCC晶格金属：只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。 FCC晶格金属：一般不发生孪生变形。 * 1.单晶体的塑性变形 ——孪生 [例题3-1] 在例图3-1所示的晶面、晶向中，请指出哪些是滑移面、哪些是滑移方向？并就图中情况判断能否构成滑移系，同时应简述其理由？ (1)分析 如图所示，求解本题首先应明确两点，一是晶体的滑移通常发生在哪些晶面和晶向上；二是具备什么条件才能构成滑移系？ 晶体的滑移通常总是沿着原子密度最大的晶面（滑移面）及其上原子密度最大的晶向（滑移方向）进行；一个滑够面和此面上的一个滑移方向就组成了一个滑移系。明确了这两条，就很容易判断图示晶面、晶向是否是滑移面、滑移方向。 * 2.多晶体的塑性变形 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。 1、不均匀性、不同时性 不均匀性、不同时性、协调性 首先发生滑移的是滑移系与外力夹角约45o的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒。 当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。 * 2.多晶体的塑性变形 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——协调性 * 2.多晶体的塑性变形 （3） 晶界的影响 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力提高。 Cu-4.5Al合金晶界的位错塞积 * 2.多晶体的塑性变形 晶界对塑性变形的影响 位错在晶界塞积 应力集中 相邻晶粒位错源开动 相邻晶粒变形 塑变 * 金属晶粒越细小，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，金属塑性变形的抗力（即强度、硬度）就越高。 塑性、韧性好 因为晶粒越细，一定的变形量由更多晶粒分散承担，不会造成应力局部集中。同时，因晶界的影响较大，晶粒内部与晶界附近的变形量差减小，晶粒的变形也会比较均匀，减少了应力集中，推迟了裂纹的形成与扩展，使其在断裂前可发生较大的塑性变形。 细晶粒金属断裂时需消耗较大的功，即冲击韧度（韧性）也较好。 晶粒大小对金属力学性能的影响→细晶强化 因此，细化晶粒是金属的一种非常重要的强韧化手段——细晶强化。 * 细晶强化 右图所示为晶粒大小对金属冲击韧度的影响 → 晶粒大小对金属力学性能的影响 2.多晶体的塑性变形 * * 作业： 1、分别画出FCC晶格中和BCC晶格中的一个滑移系。