材料的變形與再結(jié)晶-文庫(kù)吧
2025-07-27 14:59 本頁(yè)面
【正文】 A’＝ A/cosυ. 2022/9/7 18 外力在滑移面上沿滑移方向的 切向分力 為： Fτ ＝ Fcosλ 外力在滑移方向上的 分切應(yīng)力 ： τ=Fτ/Aˊ=Fcosλ/(A/cosυ) =Fcosλcosυ/A F/A＝ σ ，當(dāng)滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到其臨界分切應(yīng)力值而開(kāi)始滑移時(shí)， σ ＝ σ S，此時(shí) τ ＝ τ k，所以 τ k＝ σ Scosλ cosφ cosλcosυ稱(chēng)為取向因子 。 2022/9/7 19 見(jiàn) 圖 鎂單晶拉伸時(shí)屈服應(yīng)力與晶體取向的關(guān)系。 由圖可見(jiàn)： 當(dāng)外力與滑移面平行（ υ＝ 90176。 ）或垂直（ λ＝ 90176。 ）時(shí)，取向因子最小， σS為無(wú)限大，不可能產(chǎn)生滑移，此時(shí)的位向稱(chēng)為 硬位向 ； 當(dāng)外力與滑移面和滑移方向的夾角都接近 45176。 時(shí)，取向因子最大， σS最小，容易產(chǎn)生滑移，此時(shí)的位向稱(chēng)為 軟位向 。 2022/9/7 21 由于晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)，使原來(lái)有利于滑移的晶面滑移到一定程度后，變成不利于滑移的晶面；而原來(lái)不利于滑移的晶面，則可能轉(zhuǎn)到有利于滑移的方向上，參與滑移。所以， 滑移可在不同的滑移系上交替進(jìn)行，其結(jié)果造成晶體的均勻變形。 滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)： 單晶體滑移時(shí)，除滑移面發(fā)生相對(duì)位移外，還 伴隨著晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)，見(jiàn) 圖 、 圖 。 拉伸時(shí)，晶體轉(zhuǎn)動(dòng)力求使滑移系轉(zhuǎn)到與力軸平行的方向； 壓縮時(shí)，晶體轉(zhuǎn)動(dòng)力求使滑移系轉(zhuǎn)到與力軸垂直的方向。 2022/9/7 24 滑移的位錯(cuò)機(jī)制 晶體滑移并 不是 晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著滑移面作 剛性整體位移 ，而是借助 位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng) 來(lái)逐步進(jìn)行的。當(dāng)移動(dòng)到晶體外表面時(shí)，晶體沿其滑移面產(chǎn)生了位移量為一個(gè) b的滑移 。 2022/9/7 25 滑移的位錯(cuò)機(jī)制 2022/9/7 26 τ αα τ τ τ 完整晶體 2. 孿生 在切應(yīng)力作用下 ,晶體的一部分以一定的晶面 (孿生面 )為對(duì)稱(chēng)面和一定的晶向 (孿生方向)與另一部分發(fā)生 相對(duì)切變 的現(xiàn)象 . 孿生 2022/9/7 27 1) 點(diǎn)陣類(lèi)型不變但晶體位向發(fā)生變化 ， 呈鏡面對(duì)稱(chēng)； 2) 孿生是一種均勻切變 ， 每層原子面的位移量與該原子面到孿生面的距離成正比 ， 其相鄰原子面的相對(duì)位移量相等 ，且小于一個(gè)原子間距 ， 即孿生時(shí)切變量是原子間距的分?jǐn)?shù)倍； 3) 孿生變形速度很快 ， 接近聲速 。 晶體位向 位移量 切應(yīng)力 塑變量 變形速度 滑移 不變 整數(shù)倍 小 大 慢 孿生 改變 分?jǐn)?shù)倍 大 小 快 滑移與孿生的區(qū)別 ： 孿生的特點(diǎn) ： 2022/9/7 28 3. 扭折 對(duì)那些 既不能進(jìn)行滑移也不能進(jìn)行孿生的地方 ，為了使晶體的形狀與外力相適應(yīng)，當(dāng)外力超過(guò)某一臨界值時(shí)晶體將會(huì)產(chǎn)生 局部彎曲 ，這種變形方式稱(chēng)為 扭折 ，見(jiàn) 圖 720。 扭折是一種 協(xié)調(diào)性變形 ，它能引起 應(yīng)力松弛 ，使晶體 不致斷裂 。扭折后，晶體取向與原取向不再相同，有可能使該區(qū)域內(nèi)的滑移系處于有利取向，而發(fā)生滑移。 2022/9/7 30 2. 晶粒在變形中的作用 多晶體的屈服強(qiáng)度 σS與晶粒平均直徑 d的關(guān)系可用著名的霍爾－佩奇 （ HallPetch） 公式表示： σs＝ σo＋ Kd1/2 式中 : σo反映晶內(nèi)對(duì)變形的阻力，相當(dāng)于單晶體的屈服強(qiáng)度；K反映晶界對(duì)變形的影響系數(shù)，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)。 1. 晶界 在變形中的作用 主要作用是 提高變形抗力 。見(jiàn)圖 多晶體的塑性變形 2022/9/7 31 ? 由此可知 ： σS∝ d1/2 即 d↓， σS↑， 細(xì)晶強(qiáng)化 。 ? 實(shí)驗(yàn)表明： 晶粒越細(xì)，不僅強(qiáng)度高，而且塑韌性也好 。 強(qiáng)度高，是因?yàn)榫Я＜?xì)，單位面積上的晶粒數(shù)多，晶界的總面積大，每個(gè)晶粒周?chē)煌∠虻木Я?shù)多，對(duì)塑性變形的抗力大；塑韌性好，是因?yàn)榫Я＜?xì)，單位體積中的晶粒數(shù)越多，變形可在更多的晶粒中發(fā)生，且比較均勻，減少了應(yīng)力集中，使金屬發(fā)生很大的塑性變形也不斷裂。 2022/9/7 32 霍爾－佩奇公式適應(yīng)性 ①亞晶粒大小或者是兩相片狀組織的層片間距對(duì) 屈服強(qiáng)度的影響； ②塑性材料的流變應(yīng)力與晶粒大小之間的關(guān)系； ③脆性材料的脆斷應(yīng)力與晶粒大小之間的關(guān)系； ④金屬材料的疲勞強(qiáng)度、硬度與其晶粒大小之間 的關(guān)系。 2022/9/7 33 多晶體是由單晶體組成的 ， 在同樣的外力作用下 ， 不同晶?；葡瞪系那袘?yīng)力不一樣 ， 處于 軟位向 的首先開(kāi)始滑移 ， 如： A晶粒 ， 它周?chē)木Я?B、C處于硬位向 ， 未發(fā)生塑性變形 ， 只能以彈性變形來(lái)協(xié)調(diào)已變形晶粒 A， 因而限制了 A晶粒的繼續(xù)發(fā)展； 2022/9/7 34 當(dāng)外力進(jìn)一步增加時(shí) ， 位錯(cuò)在 A晶粒晶界附近堆積 ， 這樣就產(chǎn)生了應(yīng)力集中 ， 達(dá)到一定程度時(shí) ， 變形就會(huì)越過(guò)晶界 ， 傳到它附近的晶粒 B、 C中 ， A晶粒也可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) ， 轉(zhuǎn)到硬位向 ， 不再繼續(xù)變形 ，另一批 B、 C晶粒開(kāi)始發(fā)生變形 。 2022/9/7 35 總之 ， 多晶體塑性變形 總是一批一批晶粒逐步地發(fā)生 ， 從少量晶粒開(kāi)始逐步擴(kuò)大到大量的晶粒 ， 從不均勻變形逐步發(fā)展到比較均勻的變形 。
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