[材料科学]8材料的变形与断裂-西安交大材料科学基础.ppt

第五节 多晶体的塑性变形 晶界：晶粒越多，晶界越多，位错运动阻力越大。 晶粒位向差：位向差越大，则位错运动阻力越大。 为了满足多晶体变形协调，至少应有5个独立的滑移系动作。 下页 后退 一、晶界和晶体位向对塑性变形的影响 为什么晶粒越细，材料的强度、硬度增大，塑性、韧性下降？ ？ 二、晶粒大小对材料强度与塑性的影响（细晶强化） 后退 下页 晶粒小 晶界多 位错运动阻力 强度 晶粒小 塑变分散在较多的晶粒上，不易造成应力集中，断裂前有较大塑变量。 下页 后退 返回 第六节 纯金属的变形强化 一、位错的交割 两位错交叉通过的行为，即为位错交割。 扭折：交割形成的位错台阶仍在原滑移面 上。扭折的形成有利于提高位错的易动性，扭折一般不阻碍位错的滑移。 割阶： 交割形成的位错滑移面不在原滑移面 上 可动割阶 不可动割阶 下页 后退 可动割阶 不可动割阶 当割阶的滑移方向与原位错滑移方向一致时，可随原位错一起滑移，只增加位错运动的阻力，并不防碍位错的滑移。 当割阶的滑移方向与原位错滑移方向不一致时，不能随原位错一起滑移，明显增加位错运动的阻力，甚至对位错起钉扎作用。 下页 后退 不论原位错属于什么类型，割阶的最终状态一定是刃型位错。 刃位错被交割所产生的割阶最终一定是可动割阶 螺位错被交割所产生的割阶最终一定是 不可动割阶 位错交割 下页 后退 认真理解扭折与割阶的概念极其形成过程。 问题 由于位错交割形成割阶，造成位错运动增大，故强度提高。 后退 下页 二、位错反应 两个滑移面上的位错相遇，在一定条件下可发生位错反应，形成一个不动位错。 在面心立方金属中，一个全位错可分为两个不全 位错，中间夹一层错。 两组不全位错在两滑移面的 交线上相遇，形成一不动位错（又称梯杆位错）。它象一个压杆，压在两个滑移面上，使得另两个肖克莱位错也难以运动，这种位错结合，称为洛麦尔-柯垂尔锁。 下页 后退 由于两滑移面的交割方向为 ，而位错的 ， 为韧位错，其滑移面应为组成，故该位错的滑移面为(001),并不是fcc的滑移面，故为不动位错，由于位错 为不动位错，造成其运动阻力增大，故强度增大。 [ ] 0 1 1 [ ] 0 1 1 6 a b = 三、位错的增殖 1.F-R源 作用于弯曲位错线上的外加切应力： R—位错线弯曲半径 下页 后退 图8-18 ●图8-19 CD位错两端被钉扎，当其受切应力作用时,会发生弯曲由前面所介绍的知识,弯曲严重两处位错必为异号位错,相互抵消,使位错线形成了位错环而扫出晶体，CD位错在线张力的作用下拉直继续重复该过程，直到受阻而停止。 下页 后退 ？ 1）为什么CD位错线会弯曲，且形成 位错环？ 2）位错环不断放出，是否满足能量守恒？ 3）为什么F-R源会使材料强度增大？ 4）金属强化的本质是什么？ 下页 后退 2.双交滑移机制 图8-21 体心立方铁的双交滑移 (110) C E (101) E S E A B E (110) S 后退 下页 返回 第七节 合金的变形与强化 一、单相合金的变形与强化 ？ 固溶强化机理是什么？ 思路 溶质原子偏聚到位错周围形成柯氏气团使位错被钉扎，位错运动必须甩脱柯氏气团，使材料强度提高。 下页 后退 固溶强化：合金在形成单相固溶体后，变形时的临界切应力都高于纯金属。 二、低碳钢的屈服和应变时效 下页 后退 例题 试求退火钢中形成饱和柯氏气团的碳浓度。 o A = 解:(1)退火碳钢中的位错密度为 ，即在 的 体积中有 长的位错线。 (2) 的点阵常数 ，每一晶胞中有 2个铁原子，故 体积内的铁原子数为： 86 . 2 a (3)1cm长的位错线上铁原子数为： 下页 后退 因位错线长为 ，故位错线上总的铁原子数为 (4)偏聚于位错线下方的碳原子总数为： 故形成饱和柯氏气团的碳浓度为 ，即： 下页 后退 三、第二相对合金变形的影响 ？ 1.弥散强化机理？ 第二相不会变形：饶过机制 第二相变形：切过机制 2.切过与绕过机制为什么使合金强化？ 图8-27 图8-26 思考 下页 后退 返回 1.可变形颗粒之强化作用 当位错扫过滑移面所遇颗粒为可变形时，该颗粒就会发生变