【文章內容簡介】 晶（ 10－ 20） 1011 BCC的孿晶（ 112） 111 FCC的孿晶（ 111） 112 ?與滑移相比，孿生的變形量是十分有限的，例如對鋅單晶而言，即使全部晶體都發(fā)生孿生變形，其總形變量也僅 %。但是正是由于孿生改變了晶體位向，使得某些原處于不利位向的滑移系轉向有利位置，從而可以發(fā)生滑移變形，最終可能獲得較高變形量。 (4) 孿晶的位錯機制 孿生變形 （ deformation twinning）是整個孿晶區(qū)發(fā)生均勻切變 ， 其各層面的相對位移是借助于一個 Shockley不完全位錯移動而造成的 。 ? 如果在相鄰 (111)晶面上依次各有一個 a/6[11－ 2]不全位錯滑過，這就是前述的肖克萊不全位錯，滑移的結果是使得晶面逐層發(fā)生層錯，最終堆垛順序由“ ABCABCABC”變?yōu)?“ ABCACBACB”，從而形成了一片孿晶區(qū)。 ?孿晶的位錯極軸機制如 P182圖 (了解其形成過程） 3. 扭 折 ? 扭折 （ link） ：當受力的晶體處于不能進行滑移或孿生的某種取向時 ，它可能通過不均勻的局部塑性變形來適應所作用的外力 。 為了使晶體的形狀與外力相適應 ， 當外力超過某一臨界值時 ， 晶體將會發(fā)生局部彎曲的變形方式 ? 以密排六方結構的鎘單晶為例 ， 若其滑移面 (0001)平行于棒的軸線 ，當沿軸向壓縮時 ， 由于滑移面上的分切應力為 0， 所以晶體不能進行滑移 。 此時如果也不能進行孿生的話 ， 繼續(xù)加大壓力 ， 晶體就會局部發(fā)生彎曲 ， 這就是扭折現(xiàn)象 。 ?扭折與孿生不同的是它使扭折區(qū)晶體的取向發(fā)生了不對稱性的變化 。 扭折區(qū)上下界面是由符號相反的兩列刃型位錯所構成 ，而每一彎曲區(qū)是由同號位錯堆積而成 ， 取向是逐漸彎曲過渡的 。 ? 扭折帶有時也伴隨著孿生而發(fā)生，在晶體作孿生變形時，由于孿晶區(qū)域的切變位移，在有約束的情況下 (例如拉伸夾頭的限制作用 )，則在靠近孿晶區(qū)域的應變更大 (圖 a虛線所示 )，為了消除這種影響來適應其約束條件，在這些區(qū)域往往形成扭折帶以實現(xiàn)過渡，如圖 b所示。 多晶體的塑性變形 實際使用的金屬材料中 ， 絕大多數(shù)都是多晶材料 。 雖然多晶體塑性變形的基本方式與單晶體相同 。 但實驗發(fā)現(xiàn) ， 通常多晶的塑性變形抗力都較單晶高 ， 尤其對密排六方的金屬更顯著 。 這主要是由于多晶體一般是由許多不同位向的晶粒所構成的 ， 每個晶粒在變形時要受到晶界和相鄰晶粒的約束 ， 不是處于自由變形狀態(tài) ， 所以在變形過程中 ， 既要克服晶界的阻礙 ， 又要與周圍晶粒發(fā)生相適應的變形 ， 以保持晶粒間的結合及體積上的連續(xù)性 。 1. 晶粒取向的影響 ?在多晶體中，由于相鄰各個晶粒的位向一般都不同，因而在一定外力作用下，作用在各晶粒滑移系上的臨界分切應力值也各不相同，處于有利取向的晶粒塑性變形早，反之則晚。前者開始發(fā)生塑性變形時，必然受到周圍未發(fā)生塑性變形晶粒的約束，導致變形阻力增大。 ?同時為保持晶粒間的連續(xù)性，要求各個晶粒的變形與周圍晶粒相互協(xié)調，這樣在多晶體中，就要求每個晶粒至少要有 5個獨立的滑移系，這是因為形變過程可用六個應變分量（正應變和切應變各三個）來表示，因為塑性變形體積不變（即三個正應變之和為零），因此有五個獨立的應變分量。而每個獨立應變分量需要一個獨立的滑移系來產生，這說明只有相鄰晶粒的五個獨立滑移系同時啟動，才能保證多晶體的塑性變形，這是多晶相鄰晶粒相互協(xié)調性的基礎。 ?不同結構的晶體由于其滑移系數(shù)目不同，如面心立方和體心立方晶體具有較多的滑移系，而密排六方晶體的滑移系較少，表現(xiàn)出的多晶體塑性變形能力差別很大。 多晶體中晶粒取向 2. 晶界的影響 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 ， 也就是說在晶界處的晶體部分變形較小 ， 而晶內變形量則大得多 ， 整個晶粒的變形不均勻 。 這是由于導致晶體產生變形的位錯滑移在晶界處受阻 。 位錯被阻塞在晶界的情況 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 = kлτ 0l / Gb 位錯塞積 ， 密度增高 ， 材料強度提高 。 因此 ， 晶粒越細 ， 晶界越多 ， 材料強度越高 （ 稱為細晶強化 ， grain size strenthing） ， 其σs 與 d關系如下： σs = σ 0＋ kd1/2 Hall－ Petch 上式具有廣泛的適用性 （ σs －亞晶 d、σs － So（ 片 ） ） 。 細小而均勻的晶粒使材料具有較高的強度和硬度 ， 同時具有良好的塑性和韌性 ， 即具有良好的綜合力學性能 。 低碳鋼的 σs 與晶粒直徑的關系 Cu和 Al的 σs 與亞晶尺寸的關系 鋅的單晶和多晶的拉伸曲線 同一材料 多晶體 的 強度高 ，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σ c的切應力，位錯開始滑移。當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 ，而是塞積在晶界附近。所以這個晶粒的變形便受到約束，整個多晶的變形困難得多。 結果：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，結果多晶試樣強度上升，塑性下降。 合金的塑性變形 ?我們實際使用的材料絕大多數(shù)都是合金 ， 根據(jù)合金元素存在的情況 ， 合金的種類一般有固溶體 、金屬間化合物以及多相混合型等 ， 不同種類合金的塑性變形存在著一些不同之處 。 ?合金分類：單相固溶體合金 多相合金 ?合金的塑性變形：單相固溶體合金塑性變形 多相合金塑性變形 一 . 單相固溶體合金塑性變形 溶質原子的作用主要表現(xiàn)在固溶強化 (Solid— solution Strenthening)作用 ， 提高塑性變形抗力 。 1. 固溶強化 ? 固溶強化：固溶體合金的 σ － ε 曲線：由于溶質原子加入使 σs 和整個 σ － ε 曲線的水平提高 ， 同時提高了加工硬化率 n。 ?影響固溶強化的因素： ① 溶質原子類型及濃度 。 ② 溶質原子與基體金屬的原子尺寸差 。相差大時強化作用大 。 ③ 間隙型溶質原子比置換型溶原子固溶強化效果好 。 ④ 溶質原子與基體金屬價電子數(shù)差 。 價電子數(shù)差越大 ， 強化作用大 。 固溶強化的實質是溶質原子與位錯的彈性交互作用 、 化學交互作用和靜電交互作用 。 ? 固溶強化是由于多方面的作用引起的，包括： ? ①溶質原子與位錯發(fā)生彈性交互作用，固溶體中的溶質原子趨向于在位錯周圍的聚集分布，稱為溶質原子氣團，也就是柯垂耳氣團，它將對位錯的運動起到釘扎作用，從而阻礙位錯運動； ? ②靜電交互作用，一般認為，位錯周圍畸變區(qū)的存在將對固溶體中的電子云分布產生影響