1.2无机材料的塑性形变.pptVIP

1.2 无机材料的塑性形变 塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性能。 塑性形变：一种在外力移除后不能恢复的形变。 材料经塑性变形而不破坏的能力叫延展性。 无机材料的塑性形变比金属困难，在常温时大都缺乏延展性。 1.2 无机材料的塑性形变 Kbr和MgO晶体弯曲试验的应力-应变曲线 补充知识：相变增韧 含CeO2（氧化铈）的四方ZrO2的多晶瓷在应力超过一定值后，由于四方相转变为单斜相，表现出很大的塑性变形，称为相变塑性。 ZrO2晶粒具有3种同质异构体，即立方晶相、四方晶相和单斜晶相。各相稳定存在的大致温度范围是：立方相大于2300℃，四方相大于1100℃，单斜相小于1100℃。在烧成温度下，ZrO2颗粒一般以四方相存在。当冷却到某一温度时，即发生相变，转变成单斜ZrO2，并伴随着一定的体积膨胀和晶粒形状的变化。但是当ZrO2颗粒弥散在其他陶瓷基体中，受到周围基体的束缚时，它的相变也受到抑制有可能使四方ZrO2保持到室温。只有在基体受到外力作用，使基体对ZrO2颗粒的束缚作用松弛后，才触发了它向单斜相转变，从而达到相变增韧的效果。 1.2.1 晶体的塑性形变 晶体中塑性形变的两种基本方式：滑移和孪晶。在晶体中最常见的是滑移。 孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”，此公共晶面就称孪晶面。（P18) 晶格滑移：晶体的一部分相对另一部分平移滑动。 在晶体中有许多族平行晶面，每一族晶面都有一定面间距，且晶面指数小的面，原子密度越大，滑动较小的距离就能使晶体结构复原，比较容易滑动。 1. 晶格滑移 ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ 产生滑移的条件： ? 面间距大； ? 每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反； ? 滑移矢量（柏格斯矢量）小。 （P19 归纳为几何因素和静电作用因素） ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ （补充知识）柏氏回路与柏氏矢量： 　柏氏矢量可通过柏氏回路（Burgers circuit）来确定。在含有位错的实际晶体中作一个包含位错发生畸变的回路，然后将这同样大小的回路置于理想晶体中，此时回路将不能封闭，需引一个额外的矢量b连接回路，才能使回路闭合，这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。 柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重。柏氏矢量方向代表滑移方向，其大小一般是一个原子间距。 滑移系统：包括滑移方向和滑移面，即滑移按一定的晶面和方向进行。 滑移方向与原子最密堆积的方向一致，滑移面是原子最密堆积面。(P19 NaCl结构） 2. 滑移系统和临界分解剪切应力 （1） 滑移系统 [01 ] 滑移面（111） 滑移面（110） 滑移面（112） 滑移面（123）方向[111] 面心格子 体心格子 体心格子 体心格子 a b c 1 - 滑移面面积：S/cos ?； F在滑移面上分剪力：Fcos λ； 滑移面上分剪应力： ?= Fcos λ /(S/cos ?)=(F/S)cos λ cos? 在同样外应力作用下，引起滑移面上剪应力大小取决于cos λ cos ?的大小； 滑移系统越多， cos λ cos ?大的机会就多，达到临界剪切应力(?0)的机会也越多。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? F 滑移面 滑移方向 λ ? S ? （2）临界分解剪切应力 金属 非金属 由一种离子组成 组成复杂 金属键无方向性 共价键或离子键有方向 结构简单 结构复杂 滑移系统多 滑移系统少 （3）金属与非金属晶体滑移难易的比较（P20） 从原子尺度变化解释塑性形变：当构成晶体的一部分原子相对于另一部分原子转移到新平衡位置时，晶体出现永久形变，晶体体积没有变化，仅是形状发生变化。 如果所有原子同时移动，需要很大能量才出现滑动，该能量接近于所有这些键同时断裂时所需的离解能总和； 由