《塑性變形》ppt課件 (2)-文庫吧
2025-04-18 22:03 本頁面
【正文】 或固體中長大時形成的孿晶。③ ③ 退火孿晶退火孿晶 ：形變金屬在其再結(jié)晶過程中形成的孿晶。孿生對塑變的直接貢獻(xiàn)比滑移小得多；孿生改變晶體的位向，使硬位向的滑移系轉(zhuǎn)到軟位向，激發(fā)晶體的進(jìn)一步滑移，對滑移系少的密排六方金屬尤其重要。 孿生和滑移的區(qū)別孿生和滑移的區(qū)別 1. 晶粒取向的影響晶粒取向的影響u 晶界晶界 具有阻滯效應(yīng)具有阻滯效應(yīng) ： 90%以上的晶界是大角度晶界，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由約幾個納米厚的原子排列紊亂的區(qū)域與原子排列較整齊的區(qū)域交替相間而成，這種晶界本身使滑移受阻而不易直接傳到相鄰晶粒，晶界附近變形較晶粒內(nèi)部小 。 原因原因 (1)晶界的特點(diǎn)：原子排列不規(guī)則 ,分布有大量缺陷。 (2)晶界對變形的影響 :滑移、孿生多終止于晶界 ,極少穿過。 u晶界具有取向差效應(yīng)晶界具有取向差效應(yīng) ：多晶體中，不同位向晶粒的滑移系取向不相同，滑移不能從一個晶粒直接延續(xù)到另一晶粒中。u在變形過程中各晶粒具有相互制約和協(xié)調(diào)性在變形過程中各晶粒具有相互制約和協(xié)調(diào)性 。在多晶體中，外力作用下處于有利位向的晶粒首先 滑動 → 位錯開動，增殖 → 晶界上位錯塞積 → 應(yīng)力集中（ ττk） → 相鄰晶粒位錯源開動 → 相鄰晶粒變形 → 塑變 ， 各晶粒間變形而得到相互協(xié)調(diào)與配合。 原因 ：（ 1）各晶粒之間變形具有非同時性。（ 2）要求各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)否則獨(dú)立變形會導(dǎo)致晶體分裂。（ 3）理論分析指出，多晶體塑性變形時要求每個晶粒 至少能在 5個獨(dú)立的滑移系 進(jìn)行滑移，保證晶粒形狀的自由變化。能否滿足該要求與晶體的結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。 2. 晶界對性能的影響晶界對性能的影響 晶界 對晶粒變形具有阻礙作用 。 拉伸試樣變形后在晶界處呈 竹節(jié)狀 ，每個晶粒中的滑移帶均終止于晶界附近，晶界附近位錯塞積，塞積數(shù)目 n為： n=kлτ0l/Gb 位錯塞積，密度增高，材料強(qiáng)度提高。因此，晶粒越細(xì)，晶界越多，材料強(qiáng)度（包括 σs， σb， σ1）越高，塑性較好，稱為 細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化 （ grain size strenthing），其 σs與 d關(guān)系如下： σs = σ0＋＋ kd1/2 Hall－－ Petch公式公式晶粒直徑（ μm） 400 50 10 5 2下屈服點(diǎn)（ KN/m2） 86 121 180 242 34510鋼 σs與晶粒大小的關(guān)系鋅的單晶和多晶的拉伸曲線比較鋅的單晶和多晶的拉伸曲線比較由上圖鋅的拉伸曲線可以看出： 比較：同一材料 多晶體 的 強(qiáng)度高 ，但 塑性較低。單晶塑性高。 原因：多晶中各個晶粒的取向不同。在外力作用下，某些晶粒的滑移面處于有利的位向，受到大于 σk的切應(yīng)力，位錯開始滑移。當(dāng)相鄰晶粒處于不利位向，不能開動滑移系時，則變形晶粒中的 位錯不能越過晶粒晶界 ，而是塞積在晶界附，這個晶粒的變形便受到約束，整個多晶的變形困難得多。 結(jié)果：只有 加大外力 ，才能使那些滑移面位向不利的晶粒逐漸加入滑移，結(jié)果多晶試樣強(qiáng)度上升，塑性下降。u晶粒越細(xì)，強(qiáng)度和塑韌性越高的原因：晶粒越細(xì)，強(qiáng)度和塑韌性越高的原因：（（ 1）） 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高 （ 細(xì)晶強(qiáng)化 ：霍爾－配奇公式 ?s=?0+kd1/2 ）。 原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯運(yùn)動的阻力越大。 （有尺寸限制）（（ 2）） 晶粒越細(xì)，塑韌性提高晶粒越細(xì)，塑韌性提高 原因：晶粒越多，變形均勻性提高由應(yīng)力集中導(dǎo)致的開裂機(jī)會減少，可承受更大的變形量，表現(xiàn)出 高塑性 。 細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂過程中可吸收較多能量 ,表現(xiàn) 高韌性 。晶界對硬度的影響低碳鋼的 σb與晶粒直徑的關(guān)系多晶體塑性變形的特點(diǎn)1）各晶粒變形的非同時性和非均勻性216。材料表面優(yōu)先216。與切應(yīng)力取向最佳的滑移系優(yōu)先2）各晶粒塑性變形的相互制約與協(xié)調(diào)晶粒間塑性變形的相互制約晶粒間塑性變形的相互協(xié)調(diào)晶粒內(nèi)不同滑移系滑移的相互協(xié)調(diào)保證材料整體的統(tǒng)一① 塑性變形是 不可逆 變形，變形度大，一般金屬的塑性遠(yuǎn)大于彈性。② 金屬的塑性變形主要由 切應(yīng)力 引起，只有切應(yīng)力才能使晶體產(chǎn)生 滑移或?qū)\生 變形。③ 金屬塑性變形階段除了塑性變形本身外還伴隨有 彈性變形和形變強(qiáng)化 ，其應(yīng)力 — 應(yīng)變關(guān)系不再是簡單的直線關(guān)系。④ 高溫下，金屬塑性變形除了決定于應(yīng)力外，還和溫度及時間有關(guān) ,即高溫時間效應(yīng)。 ⑤ 表征金屬塑性變形的力學(xué)性能指標(biāo)都是很敏感的性能指標(biāo)。⑥ 金屬塑性變形時還會引起應(yīng)變硬化、內(nèi)應(yīng)力及一些物理性能的變化。 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 塑性變形對材料組織和性能的影響 主要表現(xiàn)在以下方面：顯微組織變化 ：晶粒形狀的變化 、亞結(jié)構(gòu)的變化、形變織構(gòu) 性能的變化 ：加工硬化、力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能 * 17位錯行為繞過和切過位錯行為繞過和切過（一）顯微組織變化（一）顯微組織變化 經(jīng)塑性變形后材料的 顯微組織(microstructure)變化是： (1)出現(xiàn)大量的滑移帶和孿晶帶。 (2)晶粒形狀發(fā)生了變化。隨變形度增大，等軸狀晶粒 → 扁平晶粒 → 纖維組織 。 纖維組織 (fiber microstructure） 分布方向是材料流變伸展方向。 (3)當(dāng)金屬中組織不均勻，如有枝晶偏析或夾雜物時，塑性變形使這些區(qū)域伸長，這在后序的熱加工或熱處理過程中會出現(xiàn) 帶狀組織 (band microstructure)。 低碳鋼塑性變形后纖維組織a)30%壓縮 b) 50%壓縮 2. 亞結(jié)構(gòu) (sub—grain) 的變化 （ 1）隨變形度增大，位錯密度迅速增大。 （ 2） 位錯組態(tài)和分布等亞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化：變形度增大，位錯密度增大 → 位錯呈紛亂不均勻分布 → 位錯纏結(jié) → 位錯胞 (稱為胞狀亞結(jié)構(gòu) ) → 細(xì)長狀變行胞。胞狀亞結(jié)構(gòu)的形成不僅與變形度有關(guān)，而且還取決于材料類型。層錯能高易出現(xiàn)胞狀結(jié)構(gòu)；層錯能低，易形成較為均勻而復(fù)雜的位錯網(wǎng)。右圖為低碳鋼形變 (胞狀 )亞結(jié)構(gòu) 3. 形變織構(gòu) (1)形變織構(gòu) (deformation texture):是晶粒在空間上的 擇優(yōu)取向 (preferred orientation)，如右上圖。 （ 2） 類型及特征 ① 絲織構(gòu) ② 板織構(gòu) 右圖是因形變織構(gòu)造成
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