四晶体的塑性形变1.ppt

材料结构与性能 授课教师：刘胜新 （18课时） 第四章 晶体的塑性形变 {112}标准投影图 经95%轧制纯铝的{111}极图 {123}标准投影图 经95%轧制纯铝的{111}极图 合金型织构的典型例子：Cu-30%Zn合金(黄铜)经96%形变量轧制的111极图。从图中看出，合金型织构主要含{110}112(B型织构)组分。合金型织构也含少量的G织构组分。 在轧制形变时，B取向不断增强，G取向保持一定的强度。α和β取向线上各取向强弱的变化情况。 Cu-30%Zn合金轧制过程中的取向线分析 体心立方金属轧制织构 主要有{111}uvw和{hkl}110两类。主要有{112}110、{111}110、{111}112、{001}110和{110}(1100)等类型。表8-3给出这些取向在取向空间的欧拉角。 材料的化学成分对体心立方金属各形变织构组分的强弱有很大影响。工业纯铁的冷轧织构组分主要有{001}110和{112}110，若含有少量的碳或氮(低于0.01%)，则冷轧织构除了{001}110和{112}110组分外，还会有{111}110和{111}112组分。 纯铁经98.5％形变量冷轧织构的200极图 纯铁经98.5％形变量冷轧织构的200极图 体心立方金属形变以及再结晶取向聚集的区域。 　　工业纯铁冷轧变形过程时α和β取向线的变化情况。从图中可以看出，当形变量小于25%时，各晶粒的取向主要聚集于{001}110取向附近；形变量到55%后，α取向线上的取向密度增加比较明显；随后形变量增加直至92%，晶粒取向主要集中到{001}110和{112}110取向附近，并且{112}110取向要在形变量比较大时才增加。γ线上的密度增加不明显。 压缩量为87%的旋压钨丝的纵截面和横截面的组织 模锻件截面上看到的流线 高层错能金属形变的主要机制 滑移 在形变时因位错群集面形成高密度的多种位错组态，典型的位错结构有：位错缠结、二维的位错墙及三维形状近似等轴的位错胞状结构。 4.4.3形变过程的微观应变协调及微观组织的变化 晶粒内各区 域开动的滑 移系数目不 同从而使晶 粒“碎化”； “碎化”的各 区域由过渡 带或稠密位 错墙(DDW) 分隔开； 平行的位错墙构成显微带MB; 多晶体形变而导致的晶粒“碎化” (a)由稠密位错墙(DDW)分隔开的胞块(CB)及CB中含的普通位错胞状结构的示意图； (b)和图(a)对应的各胞块中的滑移线示意图；(c)显微带(MB)内的结构 DDW: Dense Dislocation Wall ; MB: Microband; CB: Cell Block; LED: Low Energy Dislocation Structure; GNB：Geometrrocally Necessary Boundary; IDB: Incidental Dislocation Boundary; 滑移系开动的数目为3-5个：太少，则变形困难；形成LED的需要；太多，则从能量上是不利的。 晶粒“碎化” 成胞块是形变协调所必须需的，因此分隔它们的边界如DDW和MB称这为几何必须边界。 各个CB内开动的滑移系数目不同，故CB间的取向差比较大。 在CB内的位错胞结构是形成低能量位错的结果，胞壁群集了随机分布的位错，胞壁称为伴生位错边界（IDB）。在CB内，所有的位错胞状结构内开动的滑移系数是相同的，故位错胞状结构之间的取向差是很小的。 　　随着应变量加大，普通位错胞的胞壁中的位错密度增至一定程度时，使得CB内各位错胞开动的滑移系不再完全相同，它们就成为新的胞块(CB)，这样胞壁已从IDB转变成GNB，即CB细化了。 4.4.3形变过程的微观应变协调及微观组织的变化 高层错能金属变形机制主要是滑移 位错缠结 胞状结构 胞壁高密度位错缠结;胞内低密度位错 胞状结构 原因：位错群集降低能量。LED 滑移系开动的数目为3-5个 稠密位错墙DDW 显微带MB 几何必须边界GNB “碎化” 胞块 （胞壁）伴生位错边界IDB 纯镍经20%形变量冷轧的显微组织 　　所以，GNB和IDB两侧的取向差都随应变量加大而增大，而它们间的间距都随应变量加大而减小，但GNB两侧的取向差增加量和间距的减小量比较大，而IDB两侧的取向差增加量和间距的减小量比较小，如图所示。 　　MB／DDW的取向可以是晶体学的(即平行于滑移面)和非晶体学的。根据晶粒原始取向不同导致开动的滑移系数目不同，使得MB／DDW的取向不同。 　　如果开动的滑移系属于一个或两个滑移面，则MB／DDW倾向于平行于滑移面{111)，即它的取向是晶体学