材料基础第五章.ppt

第5章材料形变与再结晶;主要内容;金属材料生产基本流程;金属材料生产基本流程;金属材料生产基本流程;变形过程中的名词概念;低碳钢的应力-应变曲线;变形过程 ;弹性变形 ;塑性变形 ;塑性变形过程－－屈服 ;塑性变形过程－－均匀变形 ;塑性变形过程－－颈缩 ;塑性变形过程－－断裂 ;;1、弹性和刚度;弹性变形特点;弹性模量;原子间相互作用力f;原子间相互作用力f;Poisson’s ratio 泊松比 ?;Possion ratios for different materials;Compression 压缩;The relationship between Young’s modulus E, shear modulus G and compression modulus K;弹性模量(E)小结;5.1 弹性和黏弹性;塑性变形;塑性变形的方式;§5.2.1 单晶体金属的塑性变形;铝单晶体抛光后拉伸，表面出现的滑移带;滑移带结构;1 滑移 滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。;1、滑移变形的特点 ： ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力. ;⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。?;一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。;bcc滑移系;hcp晶体的可能滑移系;一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。;滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。;临界分切应力;外力在滑移方向的分切应力 ;分切应力;临界分切应力;单晶体的屈服强度与取向因子;硬取向;⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍. 滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。 ;⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动 转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。;;压缩时晶体的滑移面， 力图转至与压力方向 垂直的位置。 ;多 脚 虫 的 爬 行;晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。;㈡ 孪生 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。;发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。 孪生的结果使孪生面???侧的晶体呈镜面对称。 ;与滑移相比： ①孪生使晶格位向发生改变； ②所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速; ③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距. ④孪生变形在应力-应变曲线上也很有特点 ;⑤密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 ⑥孪生本身对金属塑性变形的贡献不大，但形成的孪晶改变了晶体的位向，使新的滑移系开动，间接对塑性变形有贡献。 ;三、扭折;§5.2.2 多晶体的塑性变形;这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。 ;当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行, 则必须增加外力, 从而使金属的变形抗力提高。;晶界对塑性变形的影响;㈡ 多晶体金属的塑性变形过程 多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于45°的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒，当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。 ;㈢ 晶粒大小对金属力学性能的影响 ①金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。;②金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。;通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 ;合金可根据组织分为单相固溶体和多相混合物两种.合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同.;⑴ 固溶体;① 置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。 溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分布的称有序固溶体。;② 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 ;③ 固溶体的溶解度 溶质原子在固溶体中的极限浓度。 溶解度有一定限度的固溶体称有限固溶体。 组成元素无限互溶的固溶体称无限固溶体。 组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。;单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。