FH2.1-塑变机理0课件.ppt

《材料性能学》;绪论 第1章 材料的弹性变形 第2章 材料的塑性变形 第3章 材料的断裂与断裂韧性 第4章 材料的扭转、弯曲、压缩性能 第5章 材料的硬度 第6章 材料的冲击韧性及低温脆性 第7章 材料的疲劳性能 第8章 材料的磨损 第9章 材料的高温力学性能 第10章 材料在环境介质作用下的腐蚀 第11章 材料的强韧化 ;第2章 材料的塑性变形;第2章 材料的塑性变形;2.1 材料的塑性变形机理;1. 滑移现象 ;（动画）;滑移带和滑移线只是晶格滑移结果的表象； 重新抛光后可去除。 ;＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋;2. 滑移系; fcc滑移系： 滑移面一般为{111}， 滑移方向110； 4×3=12个滑移系;Fe,W,Mo,;Mg,Zn,Ti,Zr;3. 滑移系数目与材料塑性的关系:;4. 滑移的临界分切应力（?c）（ Schmid施密特定律）;cos?cos? 大时，?=?＝45?时，分解得到的? c值最大（或在较小的?s下达到? c ），晶体易滑移：软取向。;影响?c的因素：;例：在面心立方晶胞[001]上施加100MPa的应力，求滑移系(111) 上的分切应力。 ;由施密特定律： ;5. 滑移时晶体的转动;拉伸时，滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向; 压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。;取向因子变化：;扭折:;6. 单滑移、多滑移、交滑移和复滑移 ;2） 交滑移：（《材料科学基础》螺位错） 螺位错的交滑移和双交滑移。晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。;Al易交滑移， 波纹状滑移带;3） 多滑移： 在多个（2）滑移系上同时或交替进行的滑移。;主滑移系： ττc时，先启动的滑移系（一次滑移）。; 滑移的表面痕迹 : 单滑移：单一方向的滑移带； 多滑移：相互交叉的滑移带； 交滑移：波纹状的滑移带。;（二）孪生;;1. 孪生晶体学 晶体的孪晶面和孪生方向与晶体结构类型有关。;fcc中，每层（111）面都相对于其邻晶沿 方向位移了;2. 孪生的特点;孪晶常见于hcp和bcc晶体，fcc晶体中很难发生孪生。 孪生本身对塑变的贡献不大，但孪晶改变了晶体的位向，使新滑移系开动，间接对塑性变形有贡献。;孪晶形核一般需要高应力。 孪晶长大应力较小，常以爆发方式长大，拉伸曲线呈锯齿状。;? ;多晶塑性形变受进晶粒和晶界的双重控制。; 多晶体的塑性变形 ;（一） 多晶体金属塑性变形的特点;(二） 晶界阻滞效应：（竹节效应动画）; 晶界对变形的阻碍作用;5. 塑变后组织的变化;滑移带、孪晶带→ → →随变形度的增加，等轴晶粒沿变形方向伸长,晶粒呈纤维状的条纹，称为纤维组织（带状组织：杂质呈细带状或链状分布） 。;黄铜;2）胞状组织（位错胞，亚结构 ）;胞状组织（位错亚结构 ）;3）形变织构;A 丝织构： 在拉丝(拔)时形成，使各个晶粒的某一晶向uvw转向与拉伸方向平行； 以uvw表示。;B 板织构 ： 轧制时，晶粒的某晶面{hkl}趋向于与轧制面平行，某晶向uvw趋向于与轧制方向平行； 记为{hkl}uvw。;形变织构：各向异性;织构利弊：;小结：晶体（金属）的塑变机理;2.1.2 陶瓷材料的塑性变形 ;2.1.2 陶瓷材料的塑性变形 ;离子晶体：;离子晶体产生滑移的条件： ;一、单晶陶瓷的塑性 ;NaCl结构的离子晶体：;次滑移系｛100｝100运动：静电力松驰。;二、多晶陶瓷的塑性 ;室(低)温：;高温(＞0.5Tm（K），Tm熔点)：;某些陶瓷晶体的主、次滑移系 ;为了提高陶瓷的烧结密度，常在陶瓷烧结中添加 低熔点的烧结助剂，助剂一般集中于晶界。;三、非晶体陶瓷的变形 ;;2.1.3 高分子材料的塑性变形机理;一、线性非晶态高分子材料的塑性变形机理 ;聚合物在拉应力作用下，在材料的薄弱处或缺陷部位产生局部塑变，纤维取向，形成裂纹或空洞，取向纤维和空洞交织分布，该区域密度减小50%，对光线的反射能力很高，呈银色，称为银纹。 ;1) 银纹是高分子材料所特有的一种力学现象。;3) 银纹：是一种缺陷，标志材料已受损伤，降低材料的强度，引发断裂，一般是不希望出现银纹的。;不含任何材料。;二、结晶态高聚物的塑性变形机理 ;晶块间有许多伸开的分子链将它们彼此连接在一起。 微纤维/分子链定向排列， 强度大幅度提高。 微纤维间联结，分子链进一步形变困难。 ;特点（与非晶态聚合物相比）：相同点;特点（与非晶态聚合物相比）：不同点;小结：高分子材料的