《晶体的塑性变形》课件.pptVIP

*****************课程目标理解晶体塑性变形的基本概念了解晶体的塑性变形机理及其影响因素,为后续的金属加工和材料设计打下基础。掌握塑性变形的基本规律学习晶体结构、晶体缺陷、温度和应变率等因素如何影响材料的塑性变形行为。分析塑性变形对材料性能的影响探讨塑性加工工艺对材料组织和性能的改善,为材料制备和工艺优化提供理论指导。塑性变形的基本概念可恢复性塑性变形是指物质在外力作用下发生永久性形状改变的现象。这种变形在外力除去后不会自行恢复原状。无破坏性塑性变形发生时，物质内部的原子排列发生相对位移,但并未断裂或分离,因此不会导致材料的破坏。低应力水平与脆性断裂相比,塑性变形通常发生在相对较低的应力水平下,这也是塑性加工常用的原因之一。塑性变形的原因应力驱动当外部施加的应力超过材料的屈服强度时,会导致材料发生塑性变形。温度影响高温会增加原子热振动幅度,有助于原子在晶格中的扩散和位错滑移。晶体缺陷材料中存在的各种晶体缺陷,如位错、空位等,可以促进塑性变形过程。斜面滑移系晶体结构中存在多个可能的滑移系,即滑移面和滑移方向的组合。其中最常见的是斜面滑移系,其具有高度对称性,能够更好地满足晶体塑性变形的要求。在斜面滑移系中,滑移面和滑移方向并不垂直,而是呈一定夹角,这样可以使滑移更加容易发生,从而提高晶体的塑性。同时,斜面滑移还能促进晶格畸变和位错的产生,进一步增强材料的变形能力。滑移的几何学1滑移面晶体发生塑性变形时,原子沿某个晶面滑动。这个晶面称为滑移面。2滑移方向原子在滑移面上的滑动方向称为滑移方向。3滑移系滑移面和滑移方向共同构成了晶体的滑移系。滑移的几何学描述了滑移面和滑移方向的相互关系。理解滑移的几何特征对于分析晶体的塑性变形非常重要。临界剪切应力5MPa平均临界剪切应力30MPa最高临界剪切应力2减小因子理论临界剪切应力和实际临界剪切应力的减小比例临界剪切应力是决定晶体发生塑性变形的关键参数。它指晶体滑移系开始滑移所需的临界剪切应力值。这个值是理论计算得到的，实际操作中会受到各种因素影响而降低。单滑移系单滑移系在单滑移系中，晶体仅沿单一滑移系发生塑性变形。这种变形是由位错在晶格中滑移而产生的。塑性变形机理位错在晶格中的滑移造成了晶体的塑性变形。当施加的剪切应力达到临界值时,位错就开始运动并引起滑移。单晶变形特点单晶在单滑移系中变形时,会出现明显的变形带和变形双晶,表现出明显的不均匀变形特点。多滑移系同时活化多个滑移系在塑性变形过程中,材料内部会同时活化多个滑移系,这些滑移系互相交织、重叠,形成复杂的滑移网络。增强晶体变形能力多滑移系的存在增强了晶体的变形能力,使之能够适应更复杂的应力状态和变形模式。提高力学性能多滑移系的活化能够提高材料的强度、韧性等力学性能,是晶体塑性变形的重要机制。影响变形行为多滑移系的作用会影响晶体的变形行为,如应力-应变曲线、变形机制、组织演化等。塑性变形的影响因素晶体结构不同的晶体结构会影响材料的塑性变形特性。例如，面心立方晶体具有更高的塑性，而体心立方晶体的塑性相对较差。晶体缺陷晶体中的各种缺陷，如位错、空位等，会影响材料的塑性变形行为。这些缺陷会影响变形机制和强度特性。温度温度升高会增加原子热运动，有利于位错的活动和滑移,从而提高材料的塑性。温度过高会造成动态再结晶。应变率较高的应变率会使位错运动受阻,从而降低材料的塑性变形能力。而低应变率有利于位错的滑移和交叉滑移。晶体结构对塑性变形的影响晶格结构不同晶格结构的晶体,如FCC、BCC和HCP,在塑性变形过程中表现出不同的滑移系和变形机制。原子排列密度原子排列密度越高的晶格结构,如FCC,其原子之间的连接更紧密,更难发生滑移。结合能结合能越大的晶体,原子之间的连接更牢固,需要更大的应力才能发生塑性变形。晶格对称性高对称性的晶格,如FCC,具有更多的滑移系,使得晶体更容易发生塑性变形。晶体缺陷对塑性变形的影响位错的作用晶体结构中存在的各种缺陷,如位错、空位、夹杂原子等,会对晶体的塑性变形产生重要影响。位错可以提高材料的强度和硬度,但也会限制变形能力。缺陷对塑性的影响其他缺陷如空位和夹杂原子也会影响晶体的变形。空位可以促进位错的移动,而夹杂原子则会阻碍位错的滑移,增加材料的硬度。温度对塑性变形的影响低温晶体中的缺陷难以移动,塑性变形受到限制。需要较高的临界剪切应力才能产生滑移和变形。室温晶体缺陷可以相对容易地移动,此时塑性变形容易发生。临界剪切应力较低。高温晶体内部缺陷可以快速扩散和重排,降低了滑移阻力,使材料变得更加可塑。但过高温度也