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北京科技大学：2007年材料加工专业复试资料 7．金属塑性变形的物理本质 1． 塑性变形包括晶内变形和晶间变形。通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动就是晶内变形，常温下有滑移和孪生，当T0.5TR时，可能出现晶间变形，高温时扩散机理起重要作用。 2． 派一纳模型。假设：经典的弹性介质假设和滑移面上原子的相互作用为原子相对位移的正弦函数假设。意义：ⅰ位错运动所需派一纳力比晶体产生整体、刚性滑移所需要的理论切屈服应力Tm=G/2π小许多倍。ⅱb越小，a越大，则临界切应力越小ⅲ其他条件相同时，刃位错的活动性比螺位错的活动性大。 公式： 3． 滑移系统。 4． 孪生。孪生后结构没有变化，取向发生了变化，滑移取向不变，一般孪生比滑移困难，所以形变时首先发生滑移，当切变应力升高到一定数值时才发生孪生，密排六方金属由于滑移系统少，可能开始就形成孪晶。 5． 扩散对变形的作用：一方面它对剪切塑性变形机理可以有很大影响，另一方面扩散可以独立产生塑性流动。 6． 扩散变形机理包括：扩散-位错机理；溶质原子定向溶解机理；定向空位流机理。 7． 扩散-位错机理：扩散对刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产生影响；扩散对溶质气团对位错运动的限制作用随温度的变化而不同。 8． 溶质原子定向溶解机理：晶体没有受力作用时，溶质原子在晶体中的分布是随机的，无序的，如碳原子在α-Fe,加上弹性应力σ（低于屈服应力的载荷）时，碳原子通过扩散优先聚集在受拉棱边，在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别，称之为定向溶解，是可逆过程。定向空位机理则是由扩散引起的不可逆的塑性流动机理。 9． 金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力，定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。 10． 理论屈服强度的估计。 11． 金属的实际屈服强度由开动位错源所需的应力和位错在运动过程中遇到的各种阻力。实际晶体的切屈服强度=开动位错源所必须克服的阻力+点阵阻力+位错应力场对运动位错的阻力+位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力+割阶运动所引起的阻力。 8.金属的塑性变形和加工硬化 1． 加工硬化：金属在冷塑性变形过程中，随着变形程度增加，其强度和硬度提高而塑性（延伸率、面缩率）则降低，这种现象称为加工硬化。 2． 面心立方金属单晶体的应力-应变曲线。ⅰ硬化系数θ较小，一般认为在此阶段只有一个滑移系统起作用，强化作用不大，称位易滑移阶段。ⅱ硬化系数θ最大且大体上是常数，对于各种面心立方金属具有相同的数量级，故称为线性硬化阶段。ⅲ硬化系数θ随变形量的增加而逐渐减小，故称为抛物线强化阶段。 3． 对应力-应变曲线影响的主要因素。 4． 面心立方金属形变单晶体的表面现象。ⅰ除了照明特别好（暗场），用光学显微镜一般看不到滑移线。ⅱ光学显微镜在暗场下可以看到滑移线，线长随应变的增加而递减，电镜观察到的单个滑移线比第一阶段粗而短。ⅲ出现滑移带，带中包括许多靠的很近的滑移线，应变增加，带间不在增加新的线，形变集中在原来的带中，滑移带端出现了碎化现象。 5． 面心立方金属单晶体的加工硬化理论。 6． 多晶体是通过晶界把取向不同，形状大小不同，成分结构不同的晶粒结合在一起的集合体。晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较低时晶界阻碍滑移进行引起的障碍强化作用和变形连续性要求晶界附近多系滑移引起的强化作用。 ⅰ障碍强化作用 ⅱ多系滑强化作用 ⅲ多晶体变形的不均匀性 7． 金属多晶体应力-应变曲线 ⅰ点阵类型和金属种类的影响 ⅱ变形温度于应变速率的影响 a. 随温度升高可能开动新的滑移系统。 b. 随温度升高可在变形过程中出现回复和再结晶现象，引起金属软化，减弱加工硬化。 c. 随温度升高可能出现新的塑性变形机理，使加工硬化减弱。 8． 细化晶粒对金属材料的力学性能有何影响？有哪些途径可以细化晶粒？ 细化晶粒可以提高韧性，有助于防止脆性断裂发生，可以降低脆性转化温度，提高材料使用范围，在低强度钢中，利用细化晶粒来提高屈服强度有明显效果。 细化途径：（1）改变结晶过程中的凝固条件，尽量增加冷却速度，另一方面调节合金成分以提高液体金属过冷能力，使形核率增加，进而获得细化的初生晶粒。（2）进行塑性变形时严格控制随后的回复和再结晶过程以获得细小的晶粒组织。（3）利用固溶体的过饱和分解或粉末烧结等方法，在合金中产生弥散分布的第二相以控制基体组织的晶粒长大。（4）通过同素异形转变的多次反复快速加热冷却的热循环处理来细化晶粒。 9． 固溶强化机理：固溶强化机理即溶质原子与位错的相互作用，有四种主要类型。（1）溶质原子与位错的弹性相互作用：溶质原子对位错的钉扎形成气团；由