金屬的塑性變形和再結晶-展示頁
2025-05-09 12:27本頁面
【正文】 的晶面和晶向相對于另一部分作均勻的切變 ,形成孿晶 ,這個過程稱為孿生 . ? 分析 ①如圖 a， 外力 P在一定晶面上分解為兩種應力：平行于該晶面的切應力 τ 和垂直于該晶面的正應力 σ ②如圖 b，正應力 σ只能引起晶格的彈性伸長（由 c— c’,a— a’） ,或進一步使晶體發(fā)生斷裂 (正斷 ) ③如圖 c， 切應力 τ使晶格發(fā)生彈性扭曲，晶格遷移到新的位置，造成滑移 . ④如圖 d， 通過大量晶面的滑移，最終使試樣被拉長變細，這樣產生的變形叫滑移變形； 滑移帶與滑移線 滑移的晶體學特征 ? 滑移面： 能夠發(fā)生滑移的晶面叫之 . ? 滑移方向： 在滑移面上能夠進行滑移的方向叫之 ? 滑移系： 晶體中一個滑移面和其上的一個滑移方向組成一個滑移系 . ? 滑移系表示金屬晶體在發(fā)生滑移時 , 滑移動作可能采取的空間位向 . ? 其他條件相同時 ,金屬晶體中滑移系越多 ,滑移時可供采用的空間位向也越多 ,該金屬的塑性也越好 ? 幾種常見金屬的滑移面與滑移方向 ? 特點： 滑移面為原子排列最密的晶面，滑移方向為原子排列最密的晶向 原因 :在晶體的原子密度最大的晶面上，原子間的結合力最強，而面與面之間的距離卻最大，所以密排晶面之間的原子間結合力最弱，滑移的阻力最小，最易于滑移； 同樣，對于原子排列最密的晶向 ,原子列間距離最大 ,結合力最弱 ,滑動時阻力最小 ,最易于滑移 . 滑移方向對塑性的作用大于滑移面 . 原因 :金屬塑性不僅取決于滑移系的多少 ,還與滑移面上原子的密排程度和滑移方向的數目有關 . 故 fcc金屬 (鋁銀 )的塑性最好 ,bcc(鐵 )次之 ,hcp最差 滑移的 臨界分切應力 定義： 使滑移系開始啟動所需的最小分切應力 以圓柱形金屬單晶體試樣為例： ? 設柱體橫截面積為Ａ，受軸向 拉力Ｆ的作用 ,滑移面法線與Ｆ的 夾角為 υ , 滑移方向與Ｆ的夾角為 λ, 則滑移面面積為Ａ /cosυ ,Ｆ在滑移 方向的分力為Ｆ cosλ. 則外力在滑移方向分切應力 τ為 : ????? c o sc o sc o sc o sAFAF ???當外力 F增加，使某一滑移系上的分切應力達到某一臨界值，滑移開始進行，在宏觀上金屬開始屈服，有： F/A=σ s （屈服極限） ?這種在給定滑移系上開始滑移所需的分切應力稱為臨界分切應力，用 τ k表示。 Ｌ 試樣變形后的長度 。第六章 金屬及合金的塑性變形 ? 金屬在外力作用下的變形過程分為： 彈性變形、彈塑性變形、斷裂三個連續(xù)階段 ? 研究金屬的受力變形特性，一般采用拉伸實驗測得的 應力 應變曲線 ? 工程應用中 ,應力 σ 和應變 ?分別 按下式計算 : 第一節(jié) 金屬的變形特性 0AP??00LLL ???Ｐ 載荷 。Ａ 0試樣的原始截面積 。Ｌ 0試樣的原始標距長度； ? 低碳鋼的應力 應變曲線 ? 低碳鋼變形過程的分析 ?σe： 彈性極限 σ＜ σe： 試樣處于彈性變形階段 ?σs： 屈服極限（屈服強度 ) ： 條件屈服強度（金屬的殘余應變量達到 ％ 時的應力）； σ＞ σs： 進入均勻的塑性變形階段 ?σb： 強度極限（抗拉強度） σ＞ σb： 發(fā)生不均勻的塑性變形 ?σk： 斷裂強度 σ＞ σk： 試樣斷裂 ?強度指標： ?彈性極限 σe: 材料能保持彈性變形時的最大應力 ?屈服強度 (屈服極限 )σs:材料產生屈服時的應力 ?抗拉強度 (強度極限 ) σb:材料在拉斷前所能承受的最大應力 ?斷裂強度 σk:材料對塑性變形的極限抗力 ?塑性指標： ?延伸率 δ: 斷裂后試樣標距長度的相對伸長值 . ?斷面收縮率 ψ : 斷裂后試樣截面相對收縮值 . %10 000 ???LLL k?%1 0000 ???AAA k?? 幾個機械性能指標 ? 彈性變形 ： ?定義： 金屬受力發(fā)生變形，當外力去除，立即恢復原狀的變形，叫做彈性變形 . ?特點： ①變形是可逆的； ②彈性應變很??； ③應力與應變成正比 ,符合虎克定律： 正應力 ?=?? 。 ?只有當 τ =τ k時 ,才能開始滑移 . ????? c o sc o sc o sc o sAFAF ???分切應力 ? cosλcosυ 的變化 ?cosλcosυ 為取向因子 , 其變化范圍： ?滑移面法線、滑移方向和外力軸處于同一平面時 ,有 λ =90176。 時 , cosλcosυ ＝ ,τ 最大，最有利于滑移，稱為軟取向 (取向因子較大的位向 ). ②當 υ＝ 0176。時 ,即外力與滑移面垂直或平行時 ,cosλcosυ ＝ 0， τ＝ 0， 無論施加多大外力也不能發(fā)生滑移 ,這種取向稱硬取向 (取向因子較小的位向 ) ③ υ小于或大于 45176。 υ角增大為 υ ， , λ角減小 ,即拉 伸軸與滑移方向的夾角不斷減 小 ,造成了晶體位向的改變． ?如圖， σ1和 σ2組成力偶使滑移面向外力軸轉 .τ1和 τ2組成力偶使晶體滑移 ?當外力作用在滑移面上的最大切應力與滑移方向不一致時，還會產生以滑移面法線方向為軸的轉動 . ?此時 ,切應力 τ1和 τ2分解 為滑移方向和垂直于滑移 方向的分切應力 . ?其中 ,垂直滑移方向的 分切應力 τb及 τb,組成的力 偶將使滑移方向轉向最 大切應力方向 . ? 同理，在壓縮時也發(fā)生轉動，滑移面力求轉到與壓力軸垂直的方向 ,如圖 . 晶體的轉動使 υ和 λ角發(fā)生變化 ,取向因子改變 ,導致 ? 具有一個滑移系的晶體 ,產生 ?幾何軟化：由于滑移和轉動，使原來不利于滑移的晶面轉到有利于滑移的方向上 ,（滑移面的法向與外力軸的夾角接近 45176。），從而使滑移越來越困難 ,這種現象稱之 . ?具有多組滑移系的晶體 ,產生 多滑移 滑移的位錯機制： ： ? 問題： 實際金屬晶體滑移時所需的臨界切應力 τK遠小于理想晶體的 τK，為什么？ ? 回答 : ? 實際晶體中存在位錯 ,晶體的滑移是通過位錯在切應力的作用下沿著滑移面逐步移動的結果 .如圖 ? 滑移實際是源源不斷的位錯沿著滑移面的運動 .如圖 ? 位錯沿滑移面的運動只需要很小的切應力即可實現，因此 ,實際滑移的 τK遠小于理論計算的 τK... ： ? 問題： ① 形成一條滑移線需要上千個位錯 ,晶體塑性變形時產生大量滑移帶 ,需要為數極多的位錯，晶體中有如此大量的位錯嗎？ ② 滑移是位錯掃過滑移面并移出晶體表面造成的 .隨著塑性變形的進行，晶體中的位錯數目是否會越來越少，形成無位錯的理想晶體？
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