第三章 位错强化机制.ppt

第三章 位错强化机制 本章的核心问题是： 目录 第一节 金属单晶体变形的一般特点 第二节 位错增值机制 第三节 位错强化的数学表达式 第四节 应变速率与位错运动速率之间关系 第五节 应变强化的应用及特点 第六节 孪生的位错机制 第一节 金属单晶体变形的一般特点 一、FCC、BCC和HCP晶体中位错运动及塑性变形特征 二、金属单晶体的加工硬化行为 第二节 位错增值机制 一、位错增殖的概念 二、位错源的种类及增殖机制 第三节 位错强化的数学表达式 这一节的核心问题就是如何估算流变应力。 一、流变应力的概念 三、流变应力的表达式 第四节 应变速率与位错运动速率之间关系 —— Orawan公式推导 一、Orawan公式 二、Orawan公式的重要性 三、Orawan公式的推导 第五节 应变强化的应用及特点 一、应变强化举例 二、应变强化的特点 1、强化效果明显； 2、对材料冷变形很重要； 3、使用温度不能过高； 4、使材料迅速脆化。 第六节 孪生的位错机制 一、孪生与孪晶 一、孪生与孪晶 二、孪生机制 三、孪晶界的特点 一、应变强化举例 4、高锰钢（15％Mn，抗磨钢） HB296 HB190 高碳钢 HB448 HB195 Mn钢 变形后 水韧处理后 水韧处理的概念—— 将钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物溶入奥氏体，然后水冷，获得单一的奥氏体组织的处理工艺。 使钢具有极强的加工硬化能力: Mn为 相形成元素，通过水韧处理，可在室温下得到 相组织； Mn可降低 相的层错能，通过大量变形可在 相中产生大量 －马氏体）； 孪晶（ －马氏体）； 层错 （ 在复合强化、第二相强化、细晶强化中起到了重要作用。 5、其它强化方法 加工硬化，越打越硬。 抗磨性从哪里来？ 1、定义 孪生：是指材料的一种塑性变形方式， 孪晶：材料中呈镜面对称的两部分晶体； 孪晶界：孪晶区与非孪晶区界面和孪晶面重合时，称为共格孪晶； 孪晶区与非孪晶区界面和孪晶面不重合时，称为非共格孪晶。 是一部分晶体发生均匀切变，使变形部分与未变形部分呈晶面对称； * * 1、FCC （1）滑移系较多：有12个滑移系110{111}； （2） ； 无冷脆现象（适合于作为低温材料使用）； （3） 塑性好！ 易于形成弯折对 位错易呈弯折状 低温塑性好； 低温下位错可动性大 （4） 蠕变速率降低（适合于作为高温材料）。 刃型位错难于攀移 ↑（易于产生加工硬化）； 螺型位错难于交滑移 易于形成扩展位错（除Al、Ni外） （层错能）↓ （5） 一、FCC、BCC和HCP晶体中位错运动及塑性变形特征 2、BCC （1）滑移系较多：有24个滑移系111{110}，111{112} （2） 有冷脆现象； 塑性好！ 蠕变速率降高（不适合于作为高温材料）。 刃型位错易于攀移 ↓（难于产生加工硬化）； 螺型位错易于交滑移 难于形成扩展位错 （层错能）↑ （5） 塑性不如FCC好！ （3） 位错易呈直线状； 难于形成热激活弯折对 （4） 一、FCC、BCC和HCP晶体中位错运动及塑性变形特征 3、HCP 塑性差（如Zn、Cd）； 易于形成扩展位错 ↓ 3） （1）c/a1.633时—— 1）只有基面滑移，滑移系少： 2） 强度较低； ↑（易于产生加工硬化）； 塑性好（如Ti、Zr）； 难于形成扩展位错 ↑ 3） （2）c/a1.633时—— 1）滑移系增多： ↓（易于产生交滑移）。 ——基面滑移系 ——棱柱面滑移系 ——棱锥面滑移系 2） 强度较高； 1、易滑移阶段  2、线性硬化阶段 3、抛物线滑移阶段 单系滑移的结果 双滑移的结果 交滑移的结果 现象： 那么，随着 的增大，位错密度 是增大还是减小？ ↑ 本节的内容就是要回答：为什么 ？ 是什么？ 是应变，代表着晶体的变形量。 塑性变形是如何实现的？ 位错滑移； 增大。 为什么会增大？ 因为随着 ↑，晶体开动的位错源数量增多 滑移系增多，从而保证了 ↑ 不同位错源释放出位错之间交互作用： 阻碍位错运动。 位错塞积或缠结 形成位错锁 1、Frank－Read源 核心是：一段两端固定的位错线，在外力作用下会不断释放出位错圈。 当外加切应力足够大时，会形成两个蜷线位错 蜷线合并，释放出位错圈 （2）所需的临界切应力有多大？ （1）作用在位错线上的力总是垂直于位错线 当 时，位错就增值。 关键是克服线张力造成大阻力： 临界状态时： 二、位错源的种类及增殖机制 1、Frank－Read源 （1）对于单晶体