北航物理冶金原理7-塑性变形与回复再结晶.ppt

《物理冶金学原理》研究对象: 金属的塑性变形Plastic Deformation of Metals Introduction ?Strength and Strengthening Methods ?Ductility, Toughness and Toughening Methods ?Work Hardening and Its Unique Significance to Metals 陶瓷及金属的典型拉伸（应力－应变）曲线Typical Tensile Curves of Ceramic and Metallic Materials Strain, % 金属的典型拉伸（应力－应变）曲线Typical Tensile Curves of Metallic Materials Strain, % 弹性变形Elastic Deformation:塑性变形Plastic Deformation:塑性：延伸率、断面收缩率Plasticity韧性：冲击韧性、断裂韧性Toughness强度：屈服强度、抗拉强度Strength 金属塑性变形的意义Significance of Plastic Deformation of Metals 加工硬化: 成形加工性能Processing ability 独特的塑性变形及加工硬化特性与优异的冷加工成型能力： 冷轧、冷冲压、冷旋压、冷拔、冷挤压….. 冷加工过程中同时实现零件及材料的强化） 优异的热加工成型能力： 锻造、热轧、热挤压、 抗过载能力及使用安全性(加工硬化) 零件局部过载?塑性变形?加工硬化?材料强度提高?不但不会失效、承载能力反而提高、使用安全； 加工硬化?避免变形集中、均匀变形、均匀承载、零件材料潜力得以充分利用 加工硬化?避免变形集中、材料均匀变形?冷加工热加工成型成为可能。 材料的冷加工与零件的冷成型： 冷轧、冷冲压、冷旋压、冷拔、冷挤压…… 冷加工过程中同时实现材料及零件的强化 材料的热加工及零件的热成型： 锻造、热轧、热挤压…… 加工硬化与金属独特的塑性加工成型能力、抗过载能力及使用安全性 加工硬化?避免变形集中、材料均匀变形?冷加工热加工成型成为可能。 零件局部过载?塑性变形?加工硬化?材料强度提高?不但不会失效、承载能力反而提高、使用安全； 加工硬化?避免变形集中、均匀变形、均匀承载、零件材料潜力得以充分利用 金属单晶塑性变形的基本方式Basic Modes of Plastic Deformation for Metallic Single-Crystals ?滑移 Slip ?孪晶 Twining 滑移 Slip 在切应力作用下晶体沿特定晶面上特定晶向产生相对平移滑动的现象 ?滑移现象 ?滑移的本质及滑移系 ?滑移变形的特点 滑移Slip 在切应力作用下，晶体沿特定晶面上特定晶向产生相对平移滑动的塑性变形现象 滑移的结果：在晶体表面留下永久变形（塑性变形）台阶（滑移线或滑移带） 铜单晶表面滑移线（滑移带）Slip Lines （Slip Bands）on Cu Single Crystal Surface 滑移带的结构Slip Bands on Crystal Surface 滑移的特点 滑移只在晶体表面留下滑移变形痕迹（滑移台阶：滑移线、滑移带），不改变晶体位向，在晶体内部没有变形之痕迹（但位错、空位等晶体缺陷密度增加） 变形极不均匀（变形局部化）：滑移集中于滑移带中，滑移带之间晶体不发生任何变形 变形量几乎不受限制，可以很大（无穷大、超塑性）。 滑移的机理（本质）：晶体内部位错的运动、而不是晶体的整体刚性滑动（Rigid Slip of Crystals）！ ?塑性变形：晶体内部位错不断运动、晶体内部位错不断增殖、位错不断逸出晶体表面并在晶体表面产生永久变形台阶的过程！ 滑移与滑移系 Slip and Slip Systems ?滑移: 在切应力作用下晶体只会沿特定晶面特定晶向产生相对平移滑动变形！ ?滑移面及其上的一个滑移方向组成一个滑移系Slip System； 晶体中滑移系的多寡（尤其是滑移方向）代表着晶体的塑性变形能力的高低。 Slip Systems in FCC CrystalsFCC晶体中的滑移系 滑移面 ｛111｝：4个独立的滑移面 滑移方向110：3个独立滑移方向/面 滑移系数目：4×3＝12个（单滑移方向多） Systems in FCC Crystals 滑移面 ｛110｝：6个独立的