《材料科学基础》第6章塑性变形.ppt

位向差 晶粒间滑移系上有切分应力差 晶粒变形难易程度不同 变形不均匀 晶粒间相互制约 晶界附近有5个独立的滑移系 变形协调 导致 使 引起 要求 保证 一、晶粒间位向差的影响 二、晶界的影响 ?b↑ 位错塞积 —— 应力集中—— ?↓ 晶界 ——障碍位错运动 —— ?s —— 屈服强度 ?0 ——单晶体屈服强度（材料常数） k ——材料常数 d ——晶粒直径 d ↓ —— ?s↑ 1. 霍尔－配奇（Hall-Patch）公式 三、细晶强化 2. 机理 晶粒细小 晶界多位向变化 位错塞积分散 位错运动阻力↑ 应力集中小 变形均匀 需更大的外力提高塞积应力 启动相邻晶粒滑移系 不易产生裂纹 ?b↑ ?↑ 晶粒多 3. 特点 强度、塑性同时提高 第四节 合金的塑性变形 （1）固溶体 —— 单相合金 （2）金属化合物 —— 单相合金 （3）两（多）相聚合体 合金种类： —— 固溶体I ＋ 固溶体II 固溶体（基体） ＋ 化合物（第二相） 一、固溶体的塑性变形 位错与溶质原子的弹性交互作用 1. 固溶强化 1）柯氏气团 —— 柯氏气团 压 拉 位错脱离溶质原子需额外能量 溶质大原子 置换型 进入刃位错下半部 （拉应力区） 间隙型 畸变减小 溶质小原子 进入刃位错上半部（压应力区） 进入刃位错下半部（拉应力区） 畸变能↓ 体系自由能↓ 溶质原子大于间隙 2）固溶强化机理 溶质、溶剂 原子尺寸差异 塑性变形 点阵畸变 位错运动 溶质原子进入位错 柯氏气团 阻碍位错运动 钉扎作用 弹性交互作用 引起 引起 称为 3）影响固溶强化的因素 溶质浓度： C↑—— ?b↑，且低浓度时较明显 原子尺寸差： ?d↑—— ?b↑ 固溶体类型： 间隙型 置换型 电子浓度： 价电子数差↑—— ?b↑ 2. 屈服与应变时效 1）现象： 以低碳钢为例 低碳钢拉伸 —— 明显屈服 （上、下屈服点） 卸载后立即重新加载 —— 不再出现屈服现象 卸载后放置或经200℃加热再重新加载 —— 出现屈服现象，且屈服点提高 —— （称）应变时效 ? ? 2）机理 （1）屈服机理 柯垂尔理论： 位错被钉扎 位错增殖理论： 变形初期位错数量少 变形抗力高 上屈服点 外力加大 脱 钉 应力下降 下屈服点 变形抗力高 上屈服点 变形量加大 位错增殖 变形抗力下降 下屈服点 （2）应变时效机理 柯垂尔理论： 位错增殖理论： 立即加载 已经脱钉 不出现屈服 放置或加热后 重新钉扎 再次屈服 立即加载 放置或加热后 位错已经增殖 不出现屈服 回复 位错减少 再次屈服 二、多相合金的塑性变形 多相合金塑变能力 第二相性质 基体相性质 性能： 尺寸： 匹配： 强度、塑性、硬度等 大小、形状、数量、分布等 相界面 取决于 按第二相尺寸分 聚合型： 弥散型： 同数量级 细小弥散 1）塑性相 ＋ 塑性相 随两相中较强相的数量（体积分数）变化 第二相不一定都有强化作用 1. 聚合型两相合金变形 位错运动距离↑↑ 阻力↓—— 强化作用↓—— ? 很差 塞积应力↑↑——开裂几率↑↑— ? 很差 位错运动距离 阻力↑—— 强化作用↑—— ? 好 塞积应力↓ —— 开裂几率↓ 层片较长 —— 界面较易开裂 （1）连续网状： （2）层片状： 2）塑性相 ＋硬脆相 位错运动距离↓ 阻力小于层状―强化作用小于层状―? 较好 塞积应力↓—— 开裂几率↓ 界面不易开裂 （3）颗粒状 ? 较好 ? 好 ?s：层 粒 网 ? ：粒 层 网 多相复合作用 —— 取决于第二相的性质、形状、分布、数量等因素 3）比较： —— 复相强化 2. 弥散型两相合金的变形 靠近 —— 沉淀强化（时效强化） 1）不可变形微粒 过程： —— 弯曲、变长 —— 包围、连接 —— 留下位错环 时效析出弥散相 粉末冶金弥散相 —— 弥散强化 —— 位错绕过机制 机制： 位错遇到粒子 弯曲变长 留下位错环 能量↑ 后续运动位错运动阻力↑ 位错运动阻力↑ ?↑ 越多 越密 粒子 —— 强化效果越好 —— 2）可变形微粒 —— 位错切过机制 过程： 位错运动阻力↑ 位错切过 晶格结构不同 粒子周围弹性应力场 能量↑ 形成台阶 错配能↑ 反相畴界能↑ 新增界面能 粒子与基体弹性模量差 阻碍位错运动 位错线能量、张力变化 ?b↑ 机制： 第五节 冷变形金属的组织与性能 一、组织变化 胞壁为高密度位错 胞内位错很少 数量多 尺寸小 1. 冷变形 —— 晶粒沿变形方向拉长 —— 纤维组织  ——（称）变形亚结构（变形亚晶） 2. 冷变形 —— 位错密度↑——不均匀分布——（称）位错胞 ——（变形量大） 变形 丝织构： 板