《金属塑性变形过程》课件.ppt

金属塑性变形过程本课件旨在全面介绍金属塑性变形过程，涵盖从基本概念到工业应用的各个方面。通过本课件的学习，您将能够深入理解金属塑性变形的原理、机制以及影响因素，并掌握塑性变形在改善金属组织和性能方面的应用。

课程概述核心内容塑性变形的基本概念单晶体和多晶体的塑性变形塑性变形对金属组织和性能的影响变形金属的加热过程金属热加工学习目标通过本课程的学习，您将能够：掌握塑性变形的基本概念和形式理解单晶体和多晶体塑性变形的特点和机制分析塑性变形对金属组织和性能的影响掌握变形金属的加热过程和金属热加工方法

第一章：塑性变形基础1塑性变形定义塑性变形是指金属材料在受到外力作用后，发生永久变形而不产生破坏的特性。与弹性变形不同，塑性变形是不可逆的。2塑性变形的重要性塑性变形在工业生产中有着广泛的应用，例如轧制、锻造、挤压等。通过塑性变形，可以改善金属的组织和性能，提高其使用价值。3塑性变形的基本形式塑性变形主要通过滑移和孪生两种基本形式实现。滑移是指晶体内部原子沿特定晶面和晶向的相对移动，而孪生是指晶体内部形成与母晶对称的新晶体。

塑性变形的定义永久变形塑性变形是指材料在卸载后，变形依然存在，无法完全恢复到原始状态。这种永久性的变形是塑性变形的关键特征。不破坏塑性变形过程中，材料的完整性得以保持，不会发生断裂或裂纹等破坏现象。这使得塑性变形成为改善金属组织和性能的重要手段。与弹性变形的区别弹性变形是指材料在卸载后，可以完全恢复到原始状态的变形。而塑性变形则是一种永久性的变形，无法恢复。

塑性变形的重要性工业生产中的应用塑性变形是各种金属加工工艺的基础，例如轧制、锻造、挤压、拉伸等。这些工艺广泛应用于制造各种金属零件和制品。改善金属组织通过塑性变形，可以改变金属的晶粒形状、大小和取向，从而改善其组织结构，提高其强度、韧性和耐蚀性等性能。改善金属性能塑性变形可以使金属内部的位错密度增加，从而提高其强度和硬度。同时，还可以通过控制变形量和变形温度，改善金属的塑性和韧性。

塑性变形的基本形式1滑移滑移是指晶体内部原子沿特定晶面和晶向的相对移动。它是金属塑性变形最主要的形式。滑移面的选择取决于晶体结构和外力方向。2孪生孪生是指晶体内部形成与母晶对称的新晶体。孪生变形通常发生在滑移难以进行的条件下，例如低温或高应变速率下。孪生变形对金属的性能也有重要影响。

滑移机制滑移面和滑移方向滑移面是指晶体内部原子容易发生相对移动的晶面。滑移方向是指滑移面上的原子容易发生相对移动的方向。滑移面和滑移方向共同构成滑移系。临界切应力临界切应力是指使晶体开始发生滑移所需的最小切应力。临界切应力是衡量材料抗塑性变形能力的重要指标。它取决于材料的晶体结构、温度和杂质含量等因素。

孪生机制孪生变形的特点孪生变形是指晶体内部一部分原子发生有规律的切变，形成与母晶对称的新晶体。孪生变形通常发生在滑移难以进行的条件下。与滑移的区别孪生变形与滑移变形的主要区别在于：孪生变形会导致晶体取向的改变，而滑移变形则不会；孪生变形通常发生在特定的晶面和晶向上，而滑移变形则可以在多个滑移系中进行。

第二章：单晶体的塑性变形单晶体单晶体是指整个晶体只有一个晶粒的晶体。单晶体具有均匀性和各向异性的特点。单晶体的塑性变形行为与多晶体有很大的不同。单晶体的应用单晶体材料在电子、光学和航空航天等领域有着广泛的应用。例如，单晶硅是制造集成电路的关键材料；单晶叶片是制造高性能航空发动机的关键部件。

单晶体塑性变形的特点1均匀性由于单晶体只有一个晶粒，其内部的晶体结构是均匀的。因此，单晶体在塑性变形过程中，各个部位的变形程度相对比较均匀。2各向异性由于单晶体内部的晶体结构具有特定的方向性，因此，单晶体在不同方向上的力学性能是不同的。这种现象称为各向异性。

单晶体的应力-应变曲线弹性阶段在应力较小的阶段，单晶体发生弹性变形，应力与应变成正比关系，符合胡克定律。卸载后，单晶体可以完全恢复到原始状态。屈服点当应力达到一定值时，单晶体开始发生塑性变形，出现屈服现象。屈服点是单晶体开始发生塑性变形的临界应力。加工硬化阶段随着塑性变形的继续进行，单晶体的强度和硬度不断提高，这种现象称为加工硬化。加工硬化是由于位错密度增加和位错交互作用引起的。

单晶体的滑移系1面心立方结构面心立方结构的滑移系为{111}110，共有12个独立的滑移系。面心立方结构的塑性变形能力较好。2体心立方结构体心立方结构的滑移系为{110}111、{112}111和{123}111，共有48个独立的滑移系。体心立方结构的塑性变形能力也较好。3密排六方结构密排六方结构的滑移系为{0001}1120、{1010}1120和{1011}1120，独立的滑移系数量较少。密排六方结构的塑性变形能力相对较差。

单晶体的临界切应力施密特定律施密特定律指出，单晶体发生滑