南京航空航天大学《材料科学基础》第9章 金属材料的变形与再结晶.pptVIP

● 9.1.1 工程应力－应变曲线 式中： P－作用在试样上的载荷； A0－试样的原始横截面积； l0 －试样的原始标距部分长度； l －试样变形后标距部分长度。 工程应力－应变示意图 ●一、真应力和真应变 ● 1、真应变 ● 2、真应力 A－试样的实际横截面积 考虑到金属塑性变形时的体积恒定性，以及在颈缩前试样标距内变形基本均匀的特点，可得： ● 9.1.2 真应力应变曲线 n：应变硬化指数 n↑，变形强化越↑ n=0，完全塑性 n=1，完全弹性 0n1，弹塑性 m：应变速率敏感性 常低温，m=0.01～0.04， 高温，m=0.1～0.2 ● 9.2 金属的塑性变形 ● 9.2.1 单晶体的塑性变形 在常温和低温下单晶体的塑性变形主要是：滑移方式，此外还有孪生和扭折等方式。 单晶铜的滑移带 ● 2、滑移系 滑移面和滑移方向; 原子最密排的晶面和晶向 （派-纳力）; 每个滑移面以及此面上的一个滑移方向称为一个滑移系 ; 在其它条件相同时，滑移系越多，金属的塑性就越好。 ●（1）面心立方晶体中的滑移系 面心立方晶体的滑移面为{111}，滑移方向为110，因此其滑移系共有4×3＝12个 ●（2）体心立方晶体中的滑移系 由于体心立方结构是一种非密排结构，因此其滑移面并不稳定，一般在： 低温时多为{112}， 中温时多为{110}， 高温时多为{123}， 不过其滑移方向很稳定，总为111， 因此其滑移系可能有12-48个。 ●（3）密排六方晶体中的滑移系 密排六方晶体中，滑移方向一般都是1120, 滑移面与轴比有关 当 接近或大于1.633，{0001}为最密排面，滑移系即为{0001}1120，共有三个； 当 小于1.633，{0001}不再是密排面，滑移面变为柱面 {1010}或斜面{1011}，滑移系分别为三个和六个。 由于滑移系数量较少，hcp晶体塑性通常不太好。 ● 3、滑移的临界分切应力 对滑移真正有贡献的是在滑移面上沿滑移方向上的分切应力，也只有当这个分切应力达到某一临界值后，滑移过程才能开始进行，这时的分切应力就称为临界分切应力。 当式中的分切应力达到临界值时，晶面间的滑移开始，这也对应着宏观屈服的开始，因此 应当等于σs，即： 临界分切应力的数值与： 1)金属的类型，纯度以及温度等因素有关 2)还与该晶体的加工和处理状态，变形速度以及滑移系类型有关 取向因子　　　　↑?材料在较↓ 作用下即可达到 ?发生滑移?软取向， 取向因子　　　　↓?材料在较↑ 作用下方可达到 ?发生滑移?硬取向。 因此当λ= φ= 45°时，取向因子达到最大，分切应力最大。 ● 4、滑移时晶面的转动 压缩时的晶体转动 ● 5、复滑移 ● 6、交滑移 双交滑移 扩展位错的交滑移 ●二、孪生 定义：孪生是指在切应力作用下? 晶体的一部分沿一定的晶面(称孪生面)和一定的晶向(称孪生方向)相对于另一部分均匀切变的过程。 孪生是金属塑性变形的另一种重要方式。 孪生的特点 在切变区域内，与孪生面平行的每层原子的切变量与它距孪生面的距离呈正比，且相邻晶面的相对位移小于一个原子间距。 孪生以后，均匀切应变区的位向改变，变成与未切变区呈镜面对称，孪生面即对称面，这种对称的结构称为孪晶。 孪晶一般呈带状或透镜状 孪生的特点 孪生的晶体学 滑移和孪生的比较 1) 相同点： 宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形； 微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程； 两者都不会改变晶体结构； 从机制上看，都是位错运动结果。 2) 不同点： 滑移不改变晶体的位相，孪生改变了晶体位向； 滑移是全位错运动的结果，而孪生是不全位错运动的结果； 滑移是不均匀切变过程，而孪生是均匀切变过程； 滑移比较平缓，应力应变曲线较光滑、连续，孪生则呈锯齿状； 2) 不同点(续上页)： 两者发生的条件不同，孪生所需临界分切应力值远大于滑移，因此只有在滑移受阻情况下晶体