8第八章 晶体界面的行为与物理化学诸现象.pptVIP

第八章 晶体界面的行为与物理化学诸现象 虽然工程中应用的通常是多 晶，但多晶体界面的变形是 和其中各个晶粒变形相关的。 因此，单晶体的变形是金属 变形的基础。 单晶受力后，在它晶面上可以分解出平行于晶面和垂直于晶面的两个分量，前者称为切应力，后者称为正应力。 切应力产生塑性形变而正应力不产生塑性形变。 1. 滑移现象 如果对经过抛光的退火态工业纯铜多晶体试样施加适当的塑性变形，然后在金相显微镜下观察，就可以发现原抛光面呈现出很多相互平行的细线。 由于体心立方结构是一种非密排结构，因此其滑移面并不稳定，一般在低温时多为{112}，中温时多为{110}，而高温时多为{123}，不过其滑移方向很稳定，总为111，因此其滑移系可能有12-48个。 3.滑移的临界分切应力 对滑移真正有贡献的是在滑移面上沿滑移方向上的分切应力，也只有当这个分切应力达到某一临界值后，滑移过程才能开始进行，这时的分切应力就称为临界分切应力。 对所有的{111}面，φ角是相同的，为54.7°。 对[101]、[101]、[011]和[011]方向， 角也是相同的，为45°。 锥体底面上的两个110方向和[001]垂直。 因此，锥体上有4×2个滑移系具有相同的施密特因子，当达到临界切应力时可同时开动。 6.交滑移 两个或两个以上滑移面沿着同一个滑移方向同时或交替进 行滑移的现象，称作交滑移。 单晶体中如果滑移系由于 某些情况而不能开动，就会 发生另一种重要的变形，这 就是孪生。 在金相显微镜下一般呈带 状，称为孪晶带。 8 多晶体的塑性变形 在多晶体中，由于相邻各个晶粒的位向一般都不同，因而在一定外力作用下，作用在各晶粒滑移系上的临界分切应力值也各不相同，处于有利取向的晶粒塑性变形早，反之则晚。 前者开始发生塑性变形时，必然受到周围未发生塑性变形晶粒的约束，导致变形阻力增大。 同时为保持晶粒间的连续性，要求各个晶粒的变形与周围晶粒相互协调。 对只有两个晶粒的双晶试样拉伸结果表明，室温下拉伸变形后，呈现竹节状。 说明室温变形时晶界具有明显强化作用。 实验表明，多晶体的强度随其晶粒的细化而增加。 Hall-Patch关系： 单晶体的应力－应变曲线 第Ⅰ阶段，单系滑移，为易滑移阶段。 第Ⅱ阶段，多滑移，为线性硬化阶段。 第Ⅲ阶段，交滑移为，抛物线型硬化阶段。 具有低层错能的Cu显示了典型的应力－应变曲线; 而具有高层错能的Nb，其位错不易扩展，容易交滑移，故应力－应变曲线的第III阶段开始较早； 密排六方纯金属Mg只沿一组相平行的滑移面作单系滑移，位错的交截作用很弱，几乎没有第II阶段。 4. 应力影响 液态金属脆化在内应力存在的条件下发生。 图8－19表示了4340钢的压应力、温度与失效时间的关系。指出：在某应力作用下、破坏时间无限长，即应力值很小。 液态金属脆化不仅受到应力的影响，也受到变形的影响。把材料预先加工后放置，就不容易发生脆化。拉伸速度也是影响液态金属脆化的主要因素。 液态金属脆化过程分以下三个步骤： 第一步是潜伏期，这期间母材的机械性能几乎不变。除液态金属外，材料显示原机械性能； 第二步是传播期，开裂的尖端以一定的速度前进，液态金属的供给速度成为其控制环节； 第三步是最终破坏，液态金属不能及时补给时就发生破坏，该步骤的速度受温度控制。 在熔点上下开裂的潜伏期不连续变化。当成为液态金属脆化后，该潜伏期就变短。与延迟破坏相同，该现象的速度受开裂传播速度的密切影响。液态金属脆化传播机能速度比固体金属脆化速度快。 5. 变形速率的影响 把提高诱导开裂速率的开始脆化侧温度定为TL，把脆化恢复的高温侧的温度定为TU，它总是向高温侧迁移。 液态金属脆化促进、提高诱导速度，固体金属脆化与之相反。两者性质不同。 液态金属脆化开裂时无分叉，固体金属脆化开裂时有分叉。 它们几乎都经过晶界，在晶界内也是复杂的变化。 6 ．晶界结构的影响 经过晶界时的材料破坏，受到晶界结构的影响。 图 8－2O，图8－21, 图8－22分别表示晶界结构种类对破坏应力、开裂进展力、沿晶界扩散速度的影响。 7 ．叠加效果 各种脆化因素叠加在一个液态金属脆化对象时．它就显得非常敏感。这样的脆化叠加效果是钢铁材料的液态金属脆化中所必须注意的问题。 二、熔融金属晶界破坏的基础研究－液态金属脆化论 六种液态金属脆化理论： (1) 吸附说：液态金属被开裂尖端吸附时，母相的金属结合