上海交大材基-第五章塑性变形与回复再结晶--习题集讲解讲解.doc

1 单晶体的塑性变形 铜单晶（a=0.36nm）在[112]方向加拉伸应力，拉伸应力为2.5×105Pa，此条件下：（1）取向因子最大的滑移系有哪几个？（2）计算其分切应力多大？ 解：(1) Cu为F.C.C结构，易滑移面为{1,1,1}，滑移方向为〈1,1,0〉，可以分别求出[112]方向与这些滑移系之间的两个夹角，然后得到12个取向因子的值。（这里省略了） 通过上述计算得到具体的滑移系（1,-1,1）[0,1,1]和（-1,1,1）[1,0,1]为具有最大取向因子滑移系。 (2) 根据施密特法则（公式略）， cosA=（1,-1,1）*(1,1,2)/(*) =/3 cosB=(0,1,1)* (1,1,2)/ * =/2 F=cosAcosB=1.02*105 Pa 何谓临界分切应力定律？哪些因素影响临界分切应力大小？ 解：(略) 沿密排六方单晶的[0001]方向分别加拉伸力和压缩力，说明在这两种情况下，形变的可能方式。 解：1）滑移：a－拉伸的时，当c/a=1.633,不会产生滑移，当c/a1.633有可能产生滑移，可产生滑移的是{1,1,-2,2}1,1,-2,-3；其他滑移面不能产生滑移； b－压缩的时候结果和拉伸一样； 2）孪生：拉伸和压缩的时候都可能产生孪生变形； 3）扭折：拉伸的时候一般不易扭折变形，压缩的时候可以产生扭折变形。 试指出单晶体的Cu与α-Fe中易滑移面的晶面与晶向，并分别求它们的滑移面间距，滑移方向上的原子间距及点阵阻力，已知泊松比为ν=0.3,GCu=48300MPa，Gα-Fe=81600MPa. 解：体心Fe具有多种类的滑移系，但是滑移方向均相同。 滑移面{1,1,0}面距=a/; {1,1,2}面距=a/; {1,2,3}面距=a/; 1,1,1,原子距离=a/2； 点阵阻力根据派－纳力公式求得： {1，1，0}：F=153MPa； {1，1，2}：F=3386.4MPa； {1，2，3}：F=1406MPa； Cu滑移面{1,1,1}，面距=a/；滑移方向1,1,0，原子间距= a/; 点阵阻力=90.56MPa。 铝单晶体拉伸时，其力轴为[001]，一个滑移系的临界分切应力为0.79MN/m2，取向因子COSφCOSλ=0.41,试问有几个滑移系可同时产生滑移？开动其中一个滑移系至少要施加多大的拉应力？ 解：Al为F.C.C结构，其滑移系共有{1，1，1}41,1,03=12个。可以求得【001】与这些滑移系的取向因子。（可以列表列出来如下） 滑移系 取向因子 (取绝对值) 滑移面 滑移方向 (111) [01-1] ＝0.41 [10-1] ＝0.41 [1-10] 0 (-111) [01-1] ＝0.41 [101] ＝0.41 [110] 0 (1-11) [011] ＝0.41 [10-1] ＝0.41 [110] 0 (11-1) [011] ＝0.41 [101] ＝0.41 [1-10] 0 其中，8个滑移系的取向因子不为0，均为＝0.41， 所以能够同时产生滑移。其它有4个滑移系，它们的滑移方向的第三个数字为0，因为取向因子为0，根据施密特法则，不能产生滑移。 开动其中一个滑移系需要施加的拉应力，可以根据施密特法则求得： F=0.79/0.41=1.93 MN/m2 2 多晶体和合金的塑性变形 退火纯Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm时，其屈服点σs=100MNm-2；d=1/64mm时σs=250MNm-2。d=1/16mm时，根据霍尔-----配奇公式求其σs为多少？ 解：(略) 画出fcc单晶体金属的τ-ε 曲线示意图，它将单晶体塑性变形分为几个阶段？并用位错理论进行解释。 解：(略) 单相合金的冷塑性变形与纯金属的室温塑性变形相比，有何特点。 （纯：滑移系，扭转，位错运动，临界切应力。单相：还出现固溶强化，应变时效，屈服。） 解：单相合金除了有纯金属的基本特别之外还有固溶强化,应变时效,屈服现象.具体书上有详细解释。 试结合金属单晶体、多晶体、单相合金及复相合金，总结塑性变形过程中的强化机制。 解：1,加工硬化;2,固溶强化;3,细晶强化 ;4,弥散强化 四种强化方式，书上有详细的介绍。 试解释典型的面心立方单晶体的加工硬化曲线，并比较与多晶体加工硬化曲线的差别。 解：(略) 图中所示低碳钢的三条拉伸曲线， （1）初始塑性变形，（2）去载后立即再行加载，（3） 去载后时效后再加载。试回答下列三个问题： 1 解释图示三曲线的屈服现象及（2），（3）中屈服点上升的原因。