金屬的塑性ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 02:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 硬度一般都比其溶劑金屬高，而塑性、韌性則有所降低，并具有較大的加工硬化率。 溶質(zhì)原子的作用主要表現(xiàn)在 固溶強化 (Solidsolution 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 ζε曲線：由于溶質(zhì)原子加入使 ζs 和整個 ζε曲線的水平提高。 影響固溶強化的因素： ① 溶質(zhì)原子類型及濃度。 ② 溶質(zhì)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(zhì)原子比置換型溶原子固溶強化效果好。 ④ 溶質(zhì)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(zhì)是溶質(zhì)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。 單相固溶體合金塑性變形 CuNi固溶體的力學性能與成分的關系 多相合金的變形 多相合金中的第二相可以是純金屬、固溶體或化合物，其塑性變形不僅和基體相的性質(zhì)，而且和第二相（或更多相）的性質(zhì)及存在狀態(tài)有關。如第二相本身的強度、塑性、應變硬化性質(zhì)、尺寸大小、形狀、數(shù)量、分布狀態(tài)、兩相間的晶體學匹配、界面能、界面結(jié)合情況等等。 ? 多相合金的基本相為固溶體。第二相是用來強化的一種重要方式，它可以通相變熱處理 [沉淀強化（ precipitation strengthening）、時效強化（ age hardening） ]或粉末冶金法 [彌散強化 ]來獲得。 ? 根據(jù)第二相粒子的尺寸大小可將合金分為： ? (1) 聚合型兩相合金 (兩相尺寸、性能相近 ) ? (2)彌散分布型兩相合金 (兩相尺寸、性能相差很大 ) 多相合金的塑性變形 （ 1）聚合型兩相合金的塑性變形 合金中第二相粒子的尺寸與基體晶粒的尺寸如屬同一數(shù)量級，就稱為聚合型兩相合金。在聚合型兩相合金中，如果兩個相都具有塑性，則合金的變形情況決定于兩相的體積分數(shù)。即： 2211 ??? ff ??2211 ??? ff ?? 如果聚合型合金兩相中一個為塑性相，一個為硬脆相，則合金在塑性變形過程所表現(xiàn)的性能與第二相的相對含量有關，還與第二相的形狀、大小、分布有關。 討論： (1) 若硬脆相呈連續(xù)分布在塑性相 (基體 )晶界上，則經(jīng)少量變形后會發(fā)生沿晶脆斷。脆性相越多，網(wǎng)狀越連續(xù)，塑性越差。如過共析鋼中二次 Fe3C呈網(wǎng)狀分布于鐵素體晶界上。 (2) 若硬脆相呈層片狀分布在基體相中，由于變形主要集中在基體相中，且位錯移動被限制在很短距離內(nèi)，增加了繼續(xù)變形的阻力，使其強度提高。如鋼中的片狀 P由片狀 α和片狀 Fe3C相間組成。 (3) 若硬脆相呈粒狀分布于基體中，因基體相連續(xù)，第二相對基體變形的阻礙作用大大減弱，具有強度和塑性的配合。如：粒狀 P中 Fe3C呈顆粒分布，鋼具有良好的綜合力學性能 （ 2）彌散分布型兩相合金的塑性變形 兩相合金中，如果第二相粒子十分細小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，則稱為彌散分布型兩相合金。在這種情況下，第二相質(zhì)點可能使合金的強度顯著提高而對塑性和韌性的不利影響可減至最小程度。第二相以細小質(zhì)點的形態(tài)存在而合金顯著強化的現(xiàn)象稱 彌散強化 。 （ 1）不可變形粒子 （ 2）可變形粒子 不可變形粒子的強化作用 ? 粒子周圍留下位錯環(huán)，而其余部分則越過粒子繼續(xù)運動。 ? 位錯線彎曲繞過第二相粒子所需要的切應力為： ? η= Gb/L L— 第二相粒子間距 ? 這是一臨界值，只有外加切應力大于上述臨界值時，位錯線才能繞過去。因此， η∝ 1/L，粒子越多 , L越小， η大 .強化效果愈明顯。減小粒子尺寸或提高粒子的體積分數(shù)都可以合金強度提高。理論計算 λ小到 20~50個原子間距時，強化效果最佳。 位錯繞過第二相粒子的示意圖 可變形微粒的強化作用 可變形粒子的合金中位錯運動與粒子相遇時切過機制，即第二相粒子在位錯切過粒子時隨同基體一起變形。其強化作用取決于粒子本身的性質(zhì)及粒子與基體的聯(lián)系。可變形粒子的主要作用有以下幾方面： 位錯切過粒子 時 ,粒子產(chǎn)生寬度為 b的臺階，出現(xiàn)了新的表面積，界面能升高。 2 、第二相粒子與基體點陣不同，晶格常數(shù)也不同，位錯切過粒子時，引起滑移面上原子錯排，需要做功，給位錯運動帶來困難。 3 、沉淀相顆粒的共格應力場與位錯的應力場之間產(chǎn)生彈性交互作用，阻礙位錯運動。 4 、位錯切過后產(chǎn)生一割階，阻礙位錯運動。 5 、當顆粒的彈性切變模量高于基體時，位錯進入沉淀相便增大位錯自身的彈性畸變能，引起位錯和線張力變大，位錯運動遇到更大的阻力。 位錯行為 Dislocation Behavior 材料強化的方法： （ 1）加工硬化：由于位錯塞積、纏結(jié)及其相互作用，阻止位錯的進一步運動。 （ 2）細晶強化：晶界上的原子排列不規(guī)則，且雜質(zhì)缺陷多，能量較高，阻礙位錯的通過，且晶粒細小時，變形均勻，應力集中小，裂紋不易萌生和傳播。
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