第五章 材料形变和再结晶1new.ppt

; 材料的塑性变形 The plastic deformation of materials;冷变形（Tm）;锻、轧、拉、 挤;本章内容;※ 5.1 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 ;二、弹性变形的特征 （1）理想的弹性变形是可逆变形； （2）在弹性变形范围内，应力-应变关系服从胡克（Hooke）定律： 正应力下 ?= E? 切应力下 ?= G? 各向异性弹性体的应力应变关系，即广义虎克定律可用矩阵表示。 （3）弹性变形量随材料的不同而异。;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。 共价键(E金刚石) 金属键高分子-分子键。 对单晶体而言，弹???模量是各向异性的： 单晶体沿原子最密排的晶向 Emax ，沿原子最疏的晶向Emin。多晶体因晶粒任意取向，总体呈各向同性。 工程上E是材料刚度的度量。 结构材料对E的要求， E钢=3E铝 ;※ 5.2 晶体的塑性变形;5.2.1 单晶体（Single Crystal）的塑性变形 ;一、滑移（Slip）;金相观察：纯铁金相组织中的滑移线;2.滑移的晶体学特征 特征1：滑移面和滑移方向总是晶体中原子密度最大的面和方向;滑移系 晶体中一个滑移面和该面上一个滑移方向组成;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]， 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;4. 晶体在滑移时的转动 （rotation）;转动的原因;形变过程： 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，之后仍保持晶体学的一致性； Ⅲ) 沿着一定的晶面和晶向进行，滑移系较多的材料一般具有较好塑性；（fcc） 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;形核（难）： 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。 长大（易）： 能量大量积累—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。;通过单纯孪生达到的变形量是极为有限的，如Zn单晶，孪生只能获得7.2～7.4％伸长率，远小于滑移所作的贡献。 孪生变形的意义：改变了晶体的位向，从而可使晶体处于更有利于发生滑移的位置，激发进一步的滑移，获得很大变形量，故间接贡献却很大。;纳米孪晶纯铜 孪晶强化、超塑性：拉伸强度是普通纯铜的十倍以上,达到高强度钢的强度水平; 而室温电导率与无氧高导铜相当 ;三 、扭折 Kink;四、塑性变形的位错机制;牺喳掏玻悍盾粟虑菊匆榜冀禁罪魁咆武暖誊海彭断驱亿亏脖节馋速孺冒珊第五章 材料形变和再结晶1new第五章 材料形变和再结晶1new; 位错运动首先遇到点阵阻力——派纳力：;Frank－Read 位错源 （Frank－Read Source）：由弗兰克－瑞德两人共同提出的一种位错增殖机制;※ 5.2.2 多晶体的塑性变形 Plastic Deformation of polycrystalline Materials;晶粒取向的影响;位错在晶界上产生塞积 （交通堵塞）; 三、晶粒大小对机械性能的影响（ ? ） 1. 对室温机械性能的影响 晶粒愈细、晶界愈多→强化效应↑－细晶强化