材料科学基础-第五章课件.ppt

第五(1)章 材料的塑性变形 The plastic deformation of materials;※ 1. 弹性和粘弹性(Elasticity and Viscoelasticity); r=r0 原子处于平衡位置 位能 U 为 Umin 最稳定 F=0 r r0 即偏离其平衡位置 F＞引力 ＜斥力 力图使原子恢复其 原来的平衡位置 变形消失 ;应力-应变关系(Stress-Strain behavior) 虎克定律(Hooke’s law) s = Ee t = Gg 广义虎克定律 矩阵表达式 二 弹性模量 E (Elastic modulus) 表征晶体中原子间结合力强弱的物理量, 反映原子间的结合力,是组织结构不敏感参数。对晶体而言，系各向异性 沿原子最密排的晶向 Emax 沿原子最疏的晶向 Emin 工程上E系材料刚度的度量 弹性变形量随材料不同而异 ;※ 2. 单晶体的塑性变形 Plastic Deformation of Single Crystal ;一 滑移（Slip）;2.滑移的晶体学特征 滑移面和滑移方向 晶体中原子密度最大的面和方向 Slip plane Slip direction 为什么? fcc：滑移面{111} 滑移方向110 hcp: {0001} 1120 c/a≥1.633 {0001} ,{1010},{1011} 1120 c/a∠1.633 bcc: Tm/4 {112} Tm/4 ~ Tm/2 {110} 111 0.8Tm {123} ;晶体结构不同，滑移系的数目不同 （Number of slip systems） fcc：{111} 有四组，而每个 (111) 面上共有三个 [110]， 故共有 4×3＝12 个滑移系 hcp：1个(0001)面 3个;3. 滑移所需临界分切应力  Critical（resolved）shear stress;晶体滑移 必须使t≥ tc;快速确定具有最大取向因子cosφcosλ的滑移系方法;;;4. 晶体在滑移时的转动 （rotation）;转动的原因;晶体滑移?晶体转动?位向变化?取向因子变化 ?分切应力值变化 ;综上所述，滑移变形的基本特点： Ⅰ) 滑移变形系不均匀的切变，它只集中在某些晶面上； Ⅱ) 滑移结果两部分晶体产生相对移动，移动的距离△＝nb， 仍保持晶体学的一致性； Ⅲ) 沿着一定的晶面和晶向进行，滑移系较多的材料为（fcc） 一般具有较好塑性； Ⅳ) 在切应力作用下，且t＞ tc； Ⅴ）滑移同时，滑移面和滑移方向将发生转动； Ⅵ）实质位错沿滑移面的运动过程;二 孪生 （Twin）;不同晶体结构往往有不同孪生面和孪生方向： fcc：{111}112 hcp:{1012}1011 bcc: {112}111 ; 孪生临界切应力比滑移的大得多，只有在滑移很难进行的条件下才会发生。例如，Mg孪生所需tc=4.9~34.3MPa,而滑移时tc仅为0.49MPa。但孪晶的长大速度极快（与冲击波的速度相当）有相当数量的能量被释放出来，故常可听见明显可闻“咔、嚓”声，也称孪生吼叫。;孪生的主要特点： Ⅰ）孪生是均匀切变， Ⅱ）相对移动距离不是孪生方向的原子间距的整数 倍，孪生面两边晶体位向不同成镜面对称； Ⅲ）切变区内与孪生面平行的每一层原子面均相对 其邻面沿孪生方向位移了一定距离，且每一层