4 晶体塑性变形.ppt

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4 晶体塑性变形

试验参数及材料性质对屈服的影响 晶体取向对加工硬化行为的影响 [100] [111] [110] 第Ⅱ阶段开始和终了点 单滑移 多滑移 对于θⅠ来说, 取向在[111]和[100]附近的值较大; 取向在[110]附近的值较小。 取向对于θⅡ的影响不如θⅠ明显, 取向在[110] 附近的θⅡ值较小; 取向在[111]-[100]连线附近的值θⅡ较大。 纯度和温度对加工硬化曲线的影响 随纯度增加,第Ⅰ阶段越短,而θⅡ为则变化不大。 随温度下降,第Ⅰ和第Ⅱ阶段就越长,但是θⅠ和θⅡ却与温度无关。而第Ⅲ阶段开始应力τⅢ对温度非常敏感,温度越高, τⅢ 则越低。 4.3.1.2 密排六方晶体 加工硬化曲线对晶体取向十分敏感。当取向远离[0001]-[1010]对称线时,硬化曲线十分类似于fcc金属,即出现典型的三个阶段,但hcp的应变量(塑性)要低。 如果取向合适,例如基面处于拉伸轴有利方向时,则将以基面滑移为主,只出现加工硬化第Ⅰ阶段, θⅠ很低,并且应变量可以很长。 4.3.1.3 体心立方晶体 bcc金属硬化曲线对纯度十分敏感,由于间隙原子的作用,硬化曲线上可出现屈服点。 随纯度增高(区域熔炼次数增加),硬化曲线三个阶段越明显,且不存在屈服点。 温度降低,直至273K时,易滑移区逐渐明显,但温度再降低时,三个阶段就不明显了。 θⅡ在实验温度范围内基本不变,约为G/600。 4.3.2 多晶体的塑性变形 4.3.2.1 晶界强化 式中,σi-晶格摩擦阻力;k -常数;n -指数,一般,n=0.5。 Fe合金屈服强度与晶粒直径的关系 ×-Fe-3%Si;●-Fe-0.045%C; ○-Fe-0.060%C;△-Fe-0.020%C fcc多晶体的应力-应变曲线 Ⅰ:抛物线硬化 Ⅱ:线性硬化 Ⅲ:抛物线硬化 n = 0.5 ~ 0.8 P-常数 B、m-均为常数 4.3.2.2 变形协调性及不均匀性 变形协调性要求多个晶粒、多个滑移系同时开动; 变形不均匀性体现在: 不同晶粒的变形不同; 同一晶粒内不同区域的变形不同。 4.3.2.3 晶粒尺寸效应 纳米晶金属的硬度与晶粒尺寸的关系 纳米晶合金及化合物的硬度与晶粒尺寸的关系 (2)反Hall-Petch关系(k<0) (1)反Hall-Petch关系(k>0) (3)正-反混合Hall-Petch关系 4.3.3 固溶体的塑性变形 4.3.3.1 固溶体的临界切应力 与纯金属相比,固溶体中所有元素都使滑移的临界切应力升高。对二元稀固溶体,一般有: 式中,τ0-纯溶剂临界切应力;k-常数; m -常数,一般在0.5 ~ 1.0之间 若溶质造成球形畸变,则为弱相互作用,m ≈1,即τc~c 呈线性关系; 若溶子造成四方畸变,则为强相互作用, m ≈0.5,即τc~c 呈抛物线关系。 4.3.3.1 固溶体的临界切应力(续) 在固溶体浓度较大时,线性强化关系不成立,而是呈抛物线关系。 在AuAg无限互溶体系中,当浓度达到约50%时,临界切应力达到极大值。 4.3.3.2 固溶体临界切应力与温度的关系 实验证明,温度对固溶体流变应力的影响比对纯金属大的多,如图所示。 可见,温度对τ0 的影响随着Zn浓度的增加而加强,温度在300K以下时,其影响比较明显。 4.3.3.3 固溶体加工硬化曲线 室温下铜锌固溶体的加工硬化曲线 不同温度下Cu-5%atZn固溶体的加工硬化曲线 4.3.4 两相合金的塑性变形 4.3.4.1 聚合型两相合金塑性变形 等应变条件下两相合金应力-应变曲线示意图 等应力条件下两相合金应力-应变曲线示意图 (1)等应变假设 (2)等应力假设 4.3.4.2 弥散型两相合金的塑性变形 与纯基体相比,第二相颗粒的加入能显著提高临界分切应力和流变应力,并能改变加工硬化曲线特征。 对不同含量SiO2铜单晶体实验发现,其加工硬化曲线也分为三个阶段: Ⅰ阶段-抛物线硬化; Ⅱ阶段-线性硬化; Ⅲ阶段-动态回复。 并且随SiO2%升高,第Ⅰ阶段明显加长;但当SiO2%较高时,第Ⅰ阶段又缩短,最后消失。 4.3.5 金属间化合物的塑性变形 4.3.4.1 金属间化合物的晶体结构 1)bcc为基的金属间化合物晶体结构 (1)B2结构(AB型化合物) A原子占据α位置,B原子占据β和γ位置(NiAl、FeAl、NiTi); (2)DO3结构(A3B型化合物) A原子占据α

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