《晶体的塑性变形》课件.pptVIP

*******************晶体的塑性变形晶体材料在受到外力作用时发生的永久性变形，其本质是晶体内部原子排列发生变化。课程导入引言晶体材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。了解晶体塑性变形机理至关重要。课程目标本课程旨在介绍晶体塑性变形的基本概念和理论，并分析其影响因素和控制方法。晶体塑性变形的概念定义晶体塑性变形是指晶体在外部力的作用下，发生永久性形变的现象。特点塑性变形是不可逆的，即卸载后，晶体不会恢复到原始状态。机制晶体塑性变形通常是通过位错的运动来实现的。晶体塑性变形的重要性材料性能晶体塑性变形直接影响材料的力学性能，如强度、韧性、延展性等。加工工艺塑性变形是金属加工的重要手段，例如冷轧、拉伸、弯曲等工艺。结构设计了解晶体塑性变形规律，可以更合理地设计结构，防止材料在使用过程中发生失效。晶体塑性变形的特点晶体塑性变形是一种不可逆的变形，即材料在去除外力后不会恢复到原来的形状。这是由于晶体内部的原子排列发生了永久性改变。塑性变形主要通过晶体内部的位错运动来实现，位错是晶体结构中的缺陷，它的运动会导致晶体的变形。塑性变形过程中，材料的应力-应变曲线呈现出非线性特征，并且存在屈服强度和强化现象。晶体结构、晶粒尺寸、位错密度等因素都会影响材料的塑性变形行为。位错的概念晶体缺陷晶体中的一种线缺陷，会影响材料的性能。原子排列晶体中原子排列的局部缺陷，会产生应力场。材料塑性变形位错是材料发生塑性变形的主要原因，在晶体材料中滑移过程中起着至关重要的作用。种类繁多位错有很多种类型，常见的有刃位错和螺位错。位错的分类刃型位错刃型位错的柏氏矢量平行于位错线，可看作是晶体中插入一个额外的半原子平面所产生的缺陷。螺旋位错螺旋位错的柏氏矢量垂直于位错线，可看作是晶体中一个原子平面错位所产生的缺陷。混合位错混合位错既包含刃型位错的特征，也包含螺旋位错的特征，其柏氏矢量与位错线呈一定角度。滑移系1滑移面晶体结构中原子排列最密的晶面2滑移方向滑移面内原子排列最密的晶向3滑移系滑移面和滑移方向的组合滑移系是塑性变形的基本单位。不同晶体结构拥有不同数量的滑移系。滑移系的数量和方向直接影响材料的塑性变形能力。滑移系的选择晶体结构晶体结构决定了滑移系的数目和方向。例如，面心立方结构有12个滑移系，体心立方结构有48个滑移系。外力方向外力方向决定了滑移系的选择。外力方向与滑移系方向越接近，滑移系越容易被激活。温度温度会影响位错的运动，从而影响滑移系的激活。温度越高，滑移系更容易被激活。应力状态应力状态也决定了滑移系的激活，例如，单轴拉伸状态下，滑移系的选择主要取决于拉伸方向和晶体结构。上交滑移定义上交滑移是位错在不同滑移面上运动，并最终汇聚到一个新的滑移面上的现象。上交滑移通常发生在位错遇到障碍物后，例如晶界或其他位错。过程当位错在滑移面上运动时，它会遇到障碍物，例如晶界或其他位错。位错会尝试在障碍物周围运动，通过爬升或交叉滑移。孪晶变形1晶体结构孪晶变形发生在金属材料内部。原子以镜像对称的方式重新排列，形成新的晶体结构。2晶体方向孪晶界是两种晶体结构之间的界面。晶体方向发生改变，产生新的晶体方向。3形变机制孪晶变形是一种重要的塑性变形机制，主要发生在低温或高应变率条件下。4影响因素孪晶变形受材料性质、温度、应变速率等因素影响。交叉滑移位错运动位错在滑移面上运动，改变方向。晶体结构交叉滑移改变位错运动路径，降低晶体内部应力。塑性变形交叉滑移是塑性变形的重要机制，影响材料强度和韧性。位错堆积位错堆积当多个位错在同一滑移面上运动时，它们会相互排斥并堆积在一起。堆积位错堆积的位错形成一个新的位错，称为堆积位错。影响塑性变形位错堆积会影响材料的塑性变形行为，例如提高屈服强度和硬度。疏位错与密位错疏位错疏位错是晶体结构中缺少一个原子或多个原子，形成一个空位。疏位错会导致材料的强度下降，但也能提高材料的延展性。密位错密位错是晶体结构中多了一个原子或多个原子，形成一个间隙原子。密位错会导致材料的强度提高，但也能降低材料的延展性。晶界与晶界移动1晶界晶界是指相邻晶粒之间的界面，是晶体结构发生变化的区域。2晶界移动晶界移动是指晶界在应力或温度作用下发生移动的现象。3影响因素晶界移动受晶体结构、温度、应力、杂质等因素影响。4重要性晶界移动对材料的力学性能、热力学性能和微观结构有重要影响。应力-应变曲线弹性阶段应力与应变呈线性关系材料恢复原状屈服阶段应力保持恒定材料发生永久变形强化阶段应力