西南工業(yè)大學材料科學與基礎第三版(劉智恩)習題解析-資料下載頁
2025-01-10 07:48本頁面
【正文】 與滑移系之間的位向關系 , 因此 , 單晶體的屈服強度與外力軸方向關系密切 . m越大 , 則屈服強度越小 , 越有利于滑移 . 4. 孿生與滑移主要異同點是什么 ? 為什么在一般條件下進行塑性變形時鋅中容易出現(xiàn)攣晶 , 而純鐵中容易出現(xiàn)滑移帶 ?答 : 孿生與滑移的異同點如附表 61所示 . 附表 61 晶體滑移與孿生的比較 滑 移 孿 生 相同方面 (1) 宏觀上看 , 兩者都是在剪 (切 )應力作用下發(fā)生的均勻剪切變形 。 (2) 微觀上看 , 兩者都是晶體塑性變形的基本方式 , 是晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面和晶向平移 。 (3) 兩者都不改變晶體結構類型 . 14 不 同 方 面 晶體中 的位向 晶體中已滑移部分與未滑移部分位向相同 已孿生部分 (攣晶 )和未孿生部分 (基體 )的位向不同 , 且兩部分之間具有特定的位向關系 (鏡面對稱 ) 位移的量 原子的位移是沿滑移方向上原子間距的整數(shù)倍 , 且在一個滑移面上總位移較大 原子的位移小于孿生方向的原 子間距 , 一般為孿生方向原子間距的 1/n 對塑性變 形的貢獻 很大 , 即總變形量大 有限 , 即總變形量小 變形應力 有確定的臨界分切應力 所需分切應力一般高于滑移的 變形條件 一般情況下 , 先發(fā)生滑移 滑移困難時 。 或晶體對稱度很低、變形溫度較低、加載速率較高時 變形機制 全位錯運動的結果 分位錯運動的結果 鋅為密排六方結構金屬 , 主要滑移系僅 3 個 , 因此塑性較差 , 滑移困難 , 往往發(fā)生孿生變形 , 容易出現(xiàn)攣晶 。 純鐵為體心立方結構金屬 , 滑移系較多 , 共有 48個 , 其中主要滑移系有 12個 , 因此塑性較好 , 往往發(fā)生滑移變形 , 容易出現(xiàn)滑移帶 . 第七章 回復與再結晶 1. 已知鋅單晶體的回復激活能為 104 J/mol, 將冷變形的鋅單晶體在 50 ℃進行回復處理 , 如去除加工硬化效應的 25% 需要 17 d, 問若在 5 min 內(nèi)達到同樣效 15 果 , 需將溫度提高多少攝氏度 ? 解 根據(jù)回復動力學 , 采用兩個不同溫度將同一冷變形金屬的加工硬化效應回復到同樣程度 , 回復時間、溫度滿足下述關系 : 12 2 111e x pt Qt R T T????? ? ?????????整理后得到2 21111 lnT tRT Q t? ? .將 41 2 1 12 2 3 K , / 5 /( 1 7 2 4 6 0 ) , 8 . 3 7 1 0 J /m o l , 8 . 3 1 4 J / ( m o l K )4896T t t Q R? ? ? ? ? ? ? ? ?代入上式得到 2 KT ? .因此 , 需將溫度提高 21 274 .7 223 T T T? ? ? ? ? ? ℃. 2. 純鋁在 553 ℃ 和 627 ℃ 等溫退火至完成再結晶分別需要 40 h 和 1 h, 試求此材料的再結晶激活能 . 解 再結晶速率 v再 與溫度 T 的關系符合阿累尼烏斯 (Arrhenius)公式 , 即exp( )QvA RT??再 其中 , Q 為再結晶激活能 , R 為氣體常數(shù) .如果在兩個不同溫度 T1, T2進行等溫退火 , 欲產(chǎn)生同樣程度的再結晶所需時間分別為 t1, t2, 則12 2 11 2 1 22111 e x p [ ( )]ln ( / ) t Qt R T TRT T t tQTT? ? ??? ? 依題意 , 有 T1 = 553 + 273 = 826 K, T2 = 627 + 273 = 900 K, t1 = 40 h, t2 = 1 h, 則 58 .3 1 4 8 2 6 9 0 0 l n ( 4 0 / 1 ) 3 .0 8 1 0 J/ m o l9 0 0 8 2 6Q ? ? ???? 3. 說明金屬在冷變形、回復、再結晶及晶粒長大各階段 的顯微組織、機械性能特點與主要區(qū)別 . 答 : 金屬在冷變形、回復、再結晶及晶粒長大各階段的顯微組織、機械性能特點與主要區(qū)別詳見附表 71. 附表 71 金屬在冷變形、回復、再結晶及晶粒長大各階段的顯微組織、機械性能 顯微組織 機械性能 冷變形 隨變形量增加 , 晶粒沿變形方向被拉長 。 變形量很大時 , 會出現(xiàn)纖維組織 。 隨變產(chǎn)生加工硬化 , 隨著變形量增加 , 材料強度和硬度逐漸升高 , 而塑性及韌性不斷下降 。 產(chǎn)生各向異性 。 變形功的 10% 16 形量增加 , 纖維組織內(nèi)部形成位錯胞構成的變形亞結構/變形亞晶 。 變形大時出現(xiàn)形變織構 轉(zhuǎn)化為殘余應力會引起材料變形或開裂 , 產(chǎn)生應力腐蝕 回 復 與冷變形時相比無明顯變化 宏觀內(nèi)應力完全消除 , 冷變形階段的加工硬化效應得到保留 再結晶 無畸變的等軸晶粒 。 變形量很大時有可能出現(xiàn)再結晶織構 加工硬化效應完全消除 , 強度和硬度下降 , 塑韌性顯著改善 晶粒長大 晶粒尺寸較再結晶的大 。 正常長大時晶粒尺寸相差不大 , 異常長大時晶粒尺寸極不均勻 , 少數(shù)晶粒超大 與再結晶階段相比 , 強度和硬度下降 , 塑韌性也有降低
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