晶体塑性变形的位错机制.pptxVIP

晶体塑性变形的位错机制;一、单晶体塑性变形的位错机制（滑移的位错机制）;若有大量的位错重复按此方式滑过晶体，就会在晶体表面形成显微镜下能够观测到的滑移痕迹，这就是滑移线的实质。; 实线PQ表示位错开始位置，而P′Q′表示位错移动了一个原子间距，而位错中心附近的少数原子只做远小于一个原子间距的弹性偏移，而晶体其他区域的原子仍处于正常位置，即位错仅需要一个很小的切应力即可实现，这就是实际滑移的切应力 小于理论切应力τ的原因。 ;1.2 位错的增殖;1.3位错的交割与塞积;在上图中可以看到在竖直平面上刃型位错XY的柏氏矢量 ，水平面上的刃型位错AB的柏氏矢量 。; 此外，还有忍型位错与螺型位错、螺型位错与螺型位错的交割，其结果都是形成割阶。这一方面增加了位错线的长度，另一方面导致带割阶的位错运动困难，从而成为后续位错运动的障碍。这就是多滑移加工硬化效果较大的原因。;二、多晶体塑性变形的位错机制; 多晶体塑性变形的特点： 1.各晶粒塑性变形的不同时性； 2.各晶粒在变形时的相互协调性； 3.塑性变形的不均匀性。 这是因为多晶体塑性变形要受到晶界的阻碍和位向不同晶粒的影响；任何一个晶粒的塑性变形都不是处于独立的自由变形状态，需要周围的晶粒同时发生相应的变形来配合，以保持晶粒间的结合和整个物体的连续性。 多晶体中各晶粒的位向是不同的，各个滑移的方向也是不同的，在外加拉伸应力的作用下，各滑移系上的分切应力很大。 ; 当位向最有利的晶粒发生塑性变形时 ，这就意味着在它的滑移面上的位错源开动，位错不断地在滑移面上向前运动，但周围晶粒的位向不同，滑移系也不同，运动着的位错不能越过晶界，滑移系就不可能发展到另一个晶粒中。位错就会在晶界处形成平面塞积群，这样就会造成很大的应力集中。 在外加应力及已滑移晶粒内位错平面塞积群所造成的应力集中作用下就会有越来越多的晶粒发生塑性变形。 例如下图是双晶粒的拉伸变形，由于在晶界附近的滑移受阻，变形量较小，而晶粒内部的塑性变形较大，整个晶体的变形是不均匀的。所以呈现出竹节状。;下图是由于位错塞积而在晶界处产生的竹节效应;三、合金的塑性变形;3.1单相固溶体合金的塑性变形; 例如正刃型位错的上半部分晶格受到挤压而处于压应力状态，位错线的下半部分被拉开而处于拉应力状态，比溶剂原子大的置换原子及间隙原子往往会扩散至位错线下方受拉应力的部位，比溶剂原子小的置换原子扩散至上方受拉应力的部位，这样偏置于位错周围的溶质原子好像形成了一个溶质原子“气团”，称为“柯氏气团”。; 柯氏气团的形成减少了晶格畸变，降低了溶质原子与位错的弹性交互作用能，使位错处于较稳定的状态，从而减少了可动位错的数目，这就是钉扎作用。若要使位错线运动，脱离开气团的钉扎，就需要更大的外力，从而增加了固溶体合金抵抗塑性变形的能力。;3.2 多相合金塑性变形与位错机制; 倘若第二相的弥散粒子均匀分布在塑性基体上，则可显著提高强度，这种强化的原因是由于弥散细小的第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错的运动，从而提高了金属的塑性变形抗力。 根据两者相互作用的方式，主要有两种强化机制。 1.位错绕过第二相粒子 在滑移面上运动着的位错遇到坚硬不变形的并且比较粗大的第二相粒子时，将受到粒子的阻碍而弯曲，随外加应力的增加，位错线受阻部分弯曲加剧，以至围绕粒子的位错线在左右两边相遇时正负位错彼此抵消，形成包围着粒子的位错环而留下，其余部分位错线继续前进。;位错绕过第二相的运动机制示意图;Ni合金中位错绕过Ni3Al相的电镜照片; 位错绕过间距为λ的第二相粒子时，所需要的切应力为：τ=Gb/λ, 其中G为切变模量，b为柏氏矢量，λ为两粒子间距 由上式可以看出λ越小强化作用越大。 第二相粒子是可借助粉末冶金的方法加入机体而起强化作用的，这种强化机制成为弥散强化。 当过饱和固溶体进行时效处理时，可以得到与基体非共格的析出相，此时位错也是以绕过机制通过障碍的，这也称为弥散强化。 ;2.位错切过第二相粒子;适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形;位错切割Al－Li合金中Al3Li相的电镜照片;Thanks