第十章金属与合金的塑性变形.ppt

位错切过粒子示意图 在Ni-Cr-Al合金中位错切过 Ni3Al粒子的透射电镜照片 §10.6 金属变形后的组织与性能 一.显微组织的变化 （一）纤维状条纹 随着变形的进行，晶粒破碎，并沿着轧制方向被拉长成细条状或纤维状。 金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织，使金属的性能产生各向异性 。 变形前后晶粒形状变化示意图 a ）形变前 b)变形后 a b 轧制方向 高碳钢强烈变形后的显微组织 20000X Mn13强烈变形后的显 微组织200X 工业纯铁20％变形度显微组织 200X 工业纯铁40％变形度显微组织 200X 工业纯铁60％变形度 显微组织 200X 随着变形量的增加晶粒、晶界被拉长呈显微状条纹 小 结 1.在τ作用下，刃型、螺型位错均可以进行双滑移， 只有螺位错才可以进行交滑移。 2.金属滑移的同时伴有晶面及晶向的转动，晶面转向 外力方向使φ↑λ↓；滑移方向转向最大切应方向 3.螺位错的交滑移可以是单位位错也可以是扩展位错 4.扩展位错的交滑移只有发生束集才能进行交，扩展 位错的束集需外力作功，因此扩展位错的交滑移较 难于进行。 5.层错能低的材料，束集难，交滑移难；层错能高的 材料，束集易,交滑移易于进行。 1.在外力作用下，fcc结构的晶体在 晶面上沿 方向滑 移，试回答下列问题： ① 若晶体的滑移是由单位位错的运动引起的，写出该单位位错 的柏氏矢量。 ② 若此单位位错是纯刃型位错，写出位错线方向及在外力作用 下滑移运动的方向。 位错线方向为 ③ 若此单位位错是纯螺型位错在 晶面 上运动受阻后将交滑移到哪一个晶面上？ 如何运动？ 滑移运动的方向为[101] 晶面上； 的单位位错可以继续在 上 运动；也可以在 晶面上分解为扩展位错，然后扩展位错继续运动。 (指数相乘相加=0)？ ④ 若此单位螺位错在 晶面内可以分解为扩展位错，写出 位错分解的反应式并判断能否进行。 所以反应能进行。 （六）滑移变形的位错机制 1. 位错的运动引起晶体滑移 由图中可以看出晶体在滑移时并 不是滑移面上的全部原子同时移 动，而是只有位错线附近的少数 原子移动很小的距离，所需应力 比晶体刚性整体移动小得多。 2. 位错运动的点阵阻力（P-N力） G-切变模量， W-位错宽度 υ-波松比， a-滑移面面间距， b-滑移方向原子间距 由于位错存在着易动性，当位错沿着滑移面运动时首 先遇到的是点阵阻力，又称派纳力(P-N力),只有 与 晶体滑移方向一致的位错，才对晶体的滑移有贡献。 或者说晶体的滑移方向就是位错 的方向。 派纳力 ：晶体滑移克服的点阵阻力。 由上式可知： （1）滑移总是沿着晶体的密排晶面上的密排晶向进行。 因为a↑或b↓τP-N↓, τk ↓，晶体易于滑移。 （2）位错宽度（w）越大，位错处的点阵畸变越小， τP-N↓, τk ↓晶体的塑性越好。 3.位错的增值机制 AB位错线在受到垂至于τb力的作用下发生弹性弯曲，由于各处的线速度相同而角速度不同的条件下位错线的形状如图（a）（b）（c）（d）（e）变化， 硅晶体的F-R位错源 在线张力的作用下位错线AB又伸直成直线，又将在垂至于τb力的作用下发生弹性弯曲，位错环扫出晶体在τ方向上产生 模大小的宏观台阶。从而强化了材料。 位错滑移机制概括总结为： 位错的运动引起晶体滑移，使晶体滑移易于进行。 位错运动中首先需要克服点阵阻力；晶体滑移总是沿着密排晶面上的密排方向进行（滑移阻力最小）。 3. 随着变形的进行，位错密度不断增加，其中由于位错的增值，形成许多位错环，从而强化了材料。 二 孪生变形 （一）孪生变形的特点 fcc晶体孪生变形切变过程示意图 fcc晶体孪生面积孪生方向 （一）孪生变形的特点 1.孪生变形也是在切应力作用下沿着一定的晶面和该 面上的一定晶向进行。该面为孪晶面，该晶向为孪 生方向。 fcc 孪晶面{111}，孪生方向 112 ; bcc 孪晶面{112}, 孪生方向 111 ; hcp 孪晶面 孪生方向 ;