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第三章 金属的塑性 主讲人：王仲奇 西北工业大学机电学院 航空宇航制造工程系 主要内容 金属的塑性 金属的塑性指标 影响金属塑性的主要因素 提高金属塑性的基本途径 金属的超塑性 金属的塑性及其指标 3.1 金属的塑性 3.1 金属的塑性 3.1 金属的塑性 3.1 金属的塑性 3.1 金属的塑性 3.2 金属的塑性指标 衡量金属材料塑性好坏的数量指标，称为塑性指标，一般以材料开始破坏时的塑性变形量来表示。 3.2.1 拉伸试验 拉伸试验的力学条件与塑性指标 3.2.2 镦粗试验 3.2.3 扭转试验 金属塑性变形过程中应力与应变的几种表述方法 3.3.1 标称应力-应变关系 (p134) 3.3.2 真实应力-应变曲线 3.3.3 金属塑性变形真实应力-对数应变曲线的确定 3.3.3 金属塑性变形真实应力-对数应变曲线的确定 3.3.4 真实应力-对数应变曲线与标称应力-对数应变曲线的比较 3.3.5 常用的几种真实应力应变关系模型 3.3.6 塑性变形应力应变表述小结 影响金属塑性的主要因素 3.4.1 化学成分对金属塑性的影响 碳 : 碳↑－→塑性↓（渗碳体） 杂质: 杂质↑－→塑性↓ 磷－→冷脆性。强度、硬度↑ 塑性↓ 硫－→热脆性。硫化物和共晶体分布晶界，熔点低 氮－→时效脆性、即兰脆。温度↓氮化物析出↑ 氢－→氢脆，间隙固溶体。白点，扩散聚集微缺陷处 氧－→热脆性。氧化物、易溶共晶体分布晶界，熔点低 合金元素: 合金元素加入－→塑性↓－→抗力↑ 3.4.2 组织对金属塑性的影响 3.4.3 温度对金属塑性的影响 一般趋势：温度↑－→塑性↑ 3.4.4 温度影响金属塑性的机理 发生回复或再结晶； 原子动能增加，位错活动性提高、滑移系增多； 金属的组织、结构发生变化：多相组织→单相组织，或者，对塑性不利的晶格→对塑性有利的晶格； 扩散蠕变机理起作用； 晶间滑移作用增强。 3.4.5 应变速率对金属塑性的影响 该问题比较复杂，有关认识仍待深入。 3.4.6 应变速率对金属塑性的影响 3.4.7 应力状态对金属塑性的影响 3.4.8 应力状态影响金属塑性的机理 3.4.9 提高金属塑性的基本途径 1、提高材料的成份和组织均匀性； 2、合理选择变形温度和应变速率； 3、选择三向压缩性较强的变形方式； 4、减少变形的不均匀性。 金属的超塑性变形 3.5.1 超塑性的概念 3.5.2 超塑性成形实例 3.5.3 超塑性现象的种类 3.5.4 超塑性变形机理 3.5.5 A-V超塑变形机理 由Ashby和Verrall提出的晶界滑动和扩散蠕变联合机理，简称A-V机理。 3.5.6 影响细晶超塑性的主要因素 作 业 P56-1、2、3、5 P146-36、37 P56-13 自学Matlab 成立学习小组 各班课代表与朱莉老师联系上机事宜 塑 性 指 标 应变速率 应变速率对塑性的影响的示意曲线 压力柱塞 试样 试验腔室 卡尔曼试验保解仪器的工作部分 高压液体注入孔 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 破坏 破坏 压缩程度（％） 1000 2000 3000 4000 5000 破坏 压缩程度（％） 0 1 2 3 4 5 6 7 1000 2000 3000 4000 5000 破坏 卡尔曼试验 应力状态对塑性起影响作用的是 应力球张量。 静水压力提高金属塑性变形的解释： 1、静水压力↑ →晶间变形困难→金属塑性↑ 2、三向压缩应力有利于愈合塑性变形过程中产生的各种损伤； 3、三向压缩作用能抑制变形体内存在的少量的对塑性不利的杂质、液相态或组织缺陷； 4、增大静水压应力，可抵消由不均匀变形引起的附加拉应力，从而减轻附加拉应力所造成的拉裂作用。 超塑性的一般理解： 金属和合金具有超常的均匀变形能力，其伸长率可以达到百分之几百、甚至百分之几千。 至今仍无物理本质上的确切定义。 超塑性变形的一般特点： 1、大伸长率； 2、无缩颈； 3、低流动应力； 4、易成形。 Bi-44Sn挤压材料在慢速拉伸下出现异常大的延伸率现象 （δ＝1950％），左为拉伸前的试样。 细晶超塑性 相变超塑性 是指在一定的恒温下，在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现的细晶超塑性。又称为结构超塑性或恒温超塑性。 主要控制因素： 晶粒超细化（10um）、等轴化，并在成形期间保持稳定； 变形温度：0.5～0.7 Tm 应变速率：10-1～