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金属塑性变形与再结晶资料科学基础实验06 金属塑性变形与再结晶资料科学基础实验06 PAGE / NUMPAGES 金属塑性变形与再结晶资料科学基础实验06 实验六 金属的塑性变形与再结晶 （Plastic Deformation and Recrystallization of Metals  ） 实验学时： 2 前修课程名称： 《资料科学导论》 合用专业：资料科学与工程  实验种类：综合 一、实验目的 ． 察看显微镜下变形孪晶与退火孪晶的特色； ． 认识金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化； 3． 议论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。 二、概括 1． 显微镜下的滑移线与变形孪晶 金属受力超出弹性极限后， 在金属中将产生塑性变形。 金属 单晶体变形机理 指出，塑性变形的基本方式为： 滑移和孪晶 两种。 所谓 滑移 ，是晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对挪动（本质为位错沿 滑移面运动）的结果。滑移后在滑移面双侧的晶体位向保持不变。 把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组渺小的台阶在显微镜下只 能察看到一条黑线，  即称为 滑移带 。变形后的显微组织是由很多滑移带  （平行的黑线）所组 成。 在显微镜下能清楚地看到 多晶体变形的特色 ： ① 各晶粒内滑移带的方向不一样（因晶 粒方向各不相同） ；② 各晶粒之间形变程度不平均，有的晶粒内滑移带多（即变形量大） ， 有的晶粒内滑移带少（即变形量小） ； ③ 在同一晶粒内，晶粒中心与晶粒界限变形量也不 相同， 晶粒中心滑移带密，而界限滑移带稀， 并可发此刻一些变形量大的晶粒内， 滑移沿几 个系统进行，常常看见双滑移现象（在面心立方晶格状况下很易发现） ，即两组平行的黑线 在晶粒内部交织起来，将晶粒分红很多小块。 （注：此类样品制备困难，需要先将样品进行 抛光，再进行拉伸，拉伸后立刻直接在显微镜下察看；若此时再进行样品的磨光、抛光，滑 移带将消逝，察看不到。 原由是：滑移带是位错滑移现象在金属表面造成的不平坦台阶，不 是资料内部晶体构造的变化，样品制备过程会造成滑移带的消逝。 ） 另一种变形的方式为 孪晶。不易产生滑移的金属，如六方晶系的镉、镁、铍、锌等， 或某些金属当其滑移发生困难的时候， 在切应力的作用下将发生的另一形式的变形， 即晶体 的一部分以必定的晶面（孪晶面或双晶面）为对称面，与晶体的另一部散发生对称挪动，这 种变形方式称为孪晶或双晶。 孪晶的结果是：孪晶面双侧晶体的 位向发生变化 ，呈镜面对称。因此孪晶变形后，由 于对光的反射能力不一样， 在显微镜下能看到较宽的变形印迹——孪晶带或双晶带。 在密排六 方构造的锌中， 因为其滑移系少， 则易以孪晶方式变形， 在显微镜下看到变形孪晶呈发亮的 竹叶状特色。（注：孪晶是资料内部晶体构造上的变化， 样品制备过程不会造成孪晶的消逝。 ） 对 体心立方构造 的 Fe ，在 常温 时变形以滑移方式进行；而在 0℃以下受冲击载荷 时，则以孪晶方式变形；而  面心立方构造 大多是以 滑移方式变形的。 退火孪晶，它是与基体颜色不一样、 ．变形程度对金属组织和性能的影响 若变形前金属为等轴晶粒， 则，经微量变形后晶粒内即有滑移带出现， 经过较大的变形 后即发现晶粒被拉长，变形程度愈大，晶粒被拉得愈长； 当变形程度很大时，则加剧了晶粒 沿必定方向伸长， 晶粒内部被很多的滑移带切割成渺小的小块， 晶界与滑移带分辨不清， 呈 纤维状组织。（注：实验中察看的 Fe 、单相黄铜形变组织中看不到滑移带） 因为变形的结果， 滑移带邻近晶粒破裂， 产生较严重的晶格歪扭， 造成临界切应力提升， 使持续变形发生困难， 即产生了所谓 加工硬化现象 。随变形程度的增添， 金属的硬度、 强度、矫顽力、电阻增添，而塑性和韧性降落。 ．形变金属在加热后组织和性能的影响 加工硬化后的金属， 因为晶粒破裂， 晶格歪扭、位错密度、空位和空隙原子等缺点的增 加，使其内能增添， 金属处于不稳固状态，有力争恢复到稳固状态的趋向， 加热则为之创建了条件，促使这一过程的进行。 变形后的金属在 较低温度加热 时，金属内部的应力部分除去， 扭曲的晶格恢复正常但显微组织没有变化， 本来拉长的晶粒仍旧是伸长的。 这个过程是靠原子在一个晶粒范围内的挪动来实现的，称为 答复 。这时金属可部分地恢复机械性能，而物理性能，如导电性，几乎所有恢复。 变形后金属加热到 再结晶温度以上 时，发生 再结晶 过程，显微组织发生明显变化。再结晶使金属中被拉长的晶粒消逝，生成新的无内应力的等轴晶粒，机械性能完整恢复。 如变形 60%的α - 黄铜经 270℃再结晶退火后，其组织是由很多渺小的等轴晶粒及本来 纤维状组织构成；温度持续高升，纤维状组织所有消逝为等轴晶粒。今后温度