材料科學基礎第一節(jié)金屬變形概述(編輯修改稿)
2025-02-16 07:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 塑性變形 晶界：晶粒越多，晶界越多，位錯運動阻力越大。 晶粒位向差：位向差越大，則位錯運動阻力越大。 為了滿足多晶體變形協(xié)調(diào)，至少應有 5個獨立的滑移系動作。 下頁 后退 一、晶界和晶體位向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊? 為什么晶粒越細，材料的強度、硬度增大，塑性、韌性下降？ ？ 二、晶粒大小對材料強度與塑性的影響（細晶強化） 后退 下頁 可知由 210 ??? dk yys ????? ysd ?晶粒直徑晶粒小 晶界多 位錯運動阻力 強度 晶粒小 塑變分散在較多的晶粒上，不易造成應力集中，斷裂前有較大塑變量。 下頁 后退 返回 第六節(jié) 純金屬的變形強化 一、位錯的交割 兩位錯交叉通過的行為，即為位錯交割。 扭折： 交割形成的位錯臺階仍在原滑移面 上。扭折的形成有利于提高位錯的易動性，扭折一般不阻礙位錯的滑移。 割階： 交割形成的位錯滑移面不在原滑移面 上 可動割階 不可動割階 下頁 后退 可動割階 不可動割階 當割階的滑移方向與原位錯滑移方向一致時，可隨原位錯一起滑移，只增加位錯運動的阻力，并不防礙位錯的滑移。 當割階的滑移方向與原位錯滑移方向不一致時，不能隨原位錯一起滑移，明顯增加位錯運動的阻力，甚至對位錯起釘扎作用。 下頁 后退 不論原位錯屬于什么類型，割階的最終狀態(tài)一定是刃型位錯。 刃位錯被交割所產(chǎn)生的 割階 最終一定是可動割階 螺位錯被交割所產(chǎn)生的割階最終一定是 不可動割階 位錯交割 下頁 后退 認真理解扭折與割階的概念極其形成過程。 問題 由于位錯交割形成割階，造成位錯運動增大，故強度提高。 后退 下頁 二、位錯反應 兩個滑移面上的位錯相遇，在一定條件下可發(fā)生位錯反應，形成一個不動位錯。 在面心立方金屬中，一個全位錯可分為兩個不全 位錯，中間夾一層錯。 [ ] [ ] [ ]211611216111021)111( ??面：[ ] [ ] [ ]121612116111021)111( ??面： 兩組不全位錯在兩滑移面的 交線上相遇，形成一不動位錯（又稱梯桿位錯）。它象一個壓桿，壓在兩個滑移面上，使得另兩個肖克萊位錯也難以運動，這種位錯結合，稱為洛麥爾 柯垂爾鎖。 下頁 后退 由于兩滑移面的交割方向為 ，而位錯的 ， 為韌位錯，其滑移面應為組成，故該位錯的滑移面為 (001),并不是 fcc的滑移面，故為不動位錯，由于位錯 為不動位錯，造成其運動阻力增大，故強度增大。 [ ] 0 1 1 [ ] 0 1 1 6 a b ? [ ] [ ]01161011 與三、位錯的增殖 作用于彎曲位錯線上的外加切應力： RGb2??R— 位錯線彎曲半徑 下頁 后退 圖 818 ● 圖 819 CD位錯兩端被釘扎，當其受切應力作用時 ,會發(fā)生彎曲由前面所介紹的知識 ,彎曲嚴重兩處位錯必為異號位錯 ,相互抵消 ,使位錯線形成了位錯環(huán)而掃出晶體， CD位錯在線張力的作用下拉直繼續(xù)重復該過程，直到受阻而停止。 下頁 后退 ？ 1）為什么 CD位錯線會彎曲，且形成 位錯環(huán)？ 2）位錯環(huán)不斷放出，是否滿足能量守恒？ 3）為什么 FR源會使材料強度增大？ 4）金屬強化的本質(zhì)是什么？ 下頁 后退 圖 821 體心立方鐵的雙交滑移 (110) C E (101) E S E A B E (110) S 后退 下頁 返回 第七節(jié) 合金的變形與強化 一、單相合金的變形與強化 ？ 固溶強化機理是什么？ 思路 溶質(zhì)原子偏聚到位錯周圍形成柯氏氣團使位錯被釘扎，位錯運動必須甩脫柯氏氣團，使材料強度提高。 下頁 后退 固溶強化：合金在形成單相固溶體后，變形時的臨界切應力都高于純金屬。 二、低碳鋼的屈服和應變時效 下頁 后退 例題 試求退火鋼中形成飽和柯氏氣團的碳濃度。 28 /10 cm 31cmcm810Fe??186。 A ? 解 :(1)退火碳鋼中的位錯密度為 ，即在 的 體積中有 長的位錯線。 (2) 的點陣常數(shù) ，每一晶胞中有 2個鐵原子，故 體積內(nèi)的鐵原子數(shù)為： 86 . 2 ? 31cm(3)1cm長的位錯線上鐵原子數(shù)為： 22
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