《材料科学基础》材料的塑性变形.ppt

材料的塑性变形 Plastic Deformation of Materials 孪晶变形和滑移的相同点 孪晶变形和滑移的不同点 柏氏矢量平行的两个刃型位错的交割 柏氏矢量垂直的两个刃型位错的交割 刃型位错与螺型位错的交割 两个螺型位错的交割 两位错交割的定性结论 工业纯铁在塑性变形前后的组织变化 思考题 位错线和滑移线相同吗？为什么？ （2）双交滑移源 螺位错滑移时因局域切应力变化而改变滑移面，又因局域切应力减弱而回到原滑移面而发生双交滑移。但这种局域切应力的作用仅使一段位错发生双交滑移，因而在双交滑移发生由次滑移面至主滑移面转化时，出现相对固定的两点，它就以F-R源开始增殖。 二、固溶强化 1. 固溶体的结构 2. 固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。 强化机制：晶格畸变，产生内应力场，阻碍位错运动。 3. 固溶强化的影响因素 溶质原子含量越多，强化效果越好； 溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好； 溶剂与溶质原子价电子数差越大，强化效果越好； 间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。 1. 结构：基体＋第二相。 三、弥散强化 珠光体 当在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利； 当在晶内呈片状分布时，可提高强度、硬度，但会降低塑性和韧性； 二次渗碳体 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。 （三次渗碳体、粒状珠光体） （1）两相性能接近：按强度分数相加计算。 （2）软基体＋硬第二相 位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍位错运动） 位错绕过第二相粒子（粒子、位错环阻碍位错运动） 2. 性能 可变形粒子的合金中位错运动与粒子相遇时切过机制，即第二相粒子在位错切过粒子时随同基体一起变形。 其强化作用取决于粒子本身的性质及粒子与基体的联系。 切过机制 1. 位错切过粒子时，粒子产生宽度为b的台阶，出现了新的表面积，界面能升高。 2. 当粒子为有序结构时，位错切过粒子会产生反相畴界，使能量升高。 3. 位错切过粒子时，引起滑移面上原子错排，需要做功，给位错运动带来困难。 可变形粒子的主要作用有以下几方面： 4. 粒子周围产生弹性应力场与位错发生交互作用，阻碍位错运动。 5. 位错切过后产生一割阶，阻碍位错运动。 6. 若扩展位错通过后，其宽度发生变化，引起能量升高。 以上这些作用使合金的强度提高。 绕过机制 含有不可变形粒子的合金中位错运动与粒子相遇时采用绕过机制，结果在粒子周围留下位错环，而其余部分则越过粒子继续运动。 位错线弯曲绕过第二相粒子所需要的切应力为： τ= Gb/L L—第二相粒子间距 ，因此，τ∝ 1/L，粒子越多，L越小，τ大。强化效果愈明显。减小粒子尺寸或提高粒子的体积分数都可以合金强度提高。 第四节 冷变形金属的组织与性能 一、对组织结构的影响 1. 形成纤维组织 每个晶粒内部出现大量的滑移带或孪晶带； 随着变形度的增加，原来的等轴晶粒将逐渐沿其变形方向伸长； 当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，晶粒已难以分辨而呈现出一片如纤维状的条纹，称为纤维组织。 2. 形成位错胞 位错组态和分布等亚结构发生变化： 变形度增大，位错密度增大 → 位错呈纷乱不均匀分布 → 位错缠结 → 位错胞（称为胞状亚结构） 其中，高密度的缠结位错主要集中于胞的周围，构成胞壁，而胞内的位错密度很低。 变形晶粒是由许多这种胞状亚结构组成，各胞之间存在微小的位向差。随着变形度的增大，变形胞的数量增多、尺寸减小。如果经强烈冷轧或冷拉等变形，则伴随纤维组织的出现，其亚结构也将由大量细长状变形胞组成。 胞状亚结构的形成不仅与变形度有关，而且还取决于材料类型。层错能高易出现胞状结构；层错能低，易形成较为均匀而复杂的位错网。 5%冷变形纯铝中的位错网 (a) 正火态 (c) 变形80% (b) 变形40% 形变总是在取向有利的滑移系和孪生系上发生，结果使得形变后晶体的取向并非是任意的。 随着形变程度的增加，多晶材料各个晶粒会逐渐转向某一个或多个稳定的取向。 因此多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向上呈现一定程度的规律性，这一现象称为择尤取向，这种组织状态则称为形变织构。 3. 形成形变织构 形变织构随加工变形方式不同主要有两种类型： 1.