【正文】 移是沿著一定的晶面和一定的晶向進(jìn)行的，這些晶面稱為 滑移面 ，晶向稱為 滑移方向 。這是因?yàn)槊芘琶嬷g的距離最大，面與面之間的結(jié)合力較小，滑移的阻力小，故易滑動(dòng)。 ? 一個(gè)滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè) 滑移系 。 ? 晶體中的滑移系越多，滑移過程中可能采取的空間取向便越多，滑移越容易進(jìn)行，故這種晶體的塑性便越好。 8 8 單晶體的塑性變形 ? 晶體塑性的好壞，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(shù)目等因素有關(guān)。但它的滑移方向沒有面心立方金屬多，同時(shí)滑移面間距離較小，原子間結(jié)合力較大，必須在較大的應(yīng)力作用下才能開始滑移，所以它的塑性要比鋁、銅等面心立方金屬差。該分切應(yīng)力即稱為 滑移的臨界分切應(yīng)力 ，以 τk表示，它是使滑移系開動(dòng)的最小分切應(yīng)力。 ? 單晶體的屈服強(qiáng)度 σs將隨外力與滑移面和滑移方向之間的位向關(guān)系而變，即 m發(fā)生改變時(shí)， σs也要改變 。 時(shí)， m具有最大值，為 。 ? 當(dāng)外力與滑移面平行 ( ψ＝ 90176。 ）時(shí)， m為零，則無論 τk的數(shù)值如何， σs均為無窮大，晶體在此情況下不能產(chǎn)生滑移，這種取向稱為 硬位向 。 ? 位向改變的結(jié)果使滑移面和滑移方向逐漸平行于拉伸的軸線。 ? 交滑移 ： 在晶體中，還會(huì)發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)以上滑移面沿著同一個(gè)滑移方向同時(shí)或交替進(jìn)行滑移的現(xiàn)象 。 ? 當(dāng)一條位移線移到晶體表面時(shí)，便在晶體表面留下 —個(gè)原子間距的滑移臺(tái)階，其大小等于柏氏矢量。 ? 實(shí)際滑移的臨界切應(yīng)力 τk遠(yuǎn)低于理論計(jì)算值的原因 。 ? 變形后晶體中的位錯(cuò)數(shù)目不但沒有減少，反而顯著增多了。 圖 6－ 10 弗蘭克 瑞德位錯(cuò)源 18 18 Figure The FrankRead source can generate dislocations. (a) A dislocation is pinned at its ends by lattice defects. (b) As the dislocation continues to move, the dislocation bows, eventually bending back on itself. (c) finally the dislocation loop forms, and (d) a new dislocation is created. (e) Electron micrograph of a FrankRead source (330,000). (Adapted from Brittain, J., ‘‘Climb Sources in Beta PrimeNiAl,’’ Metallurgical Transactions, Vol. 6A, April 1975.) 19 19 單晶體的塑性變形 8．位錯(cuò)的交割與塞積 ? 在多系滑移時(shí)，由于各滑移面相交，因而在不同滑移面上運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)必然相遇，發(fā)生交割。 ? 不在原位錯(cuò)線的滑移面上 的位錯(cuò)線 ，故稱之為 割階 。除此之外，還會(huì)發(fā)生刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割，交割的結(jié)果都要形成割階，這一方面增加了位錯(cuò)線的長度，另一方面還可能形成一種難以運(yùn)動(dòng)的 固定割階 ，成為后續(xù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)纏結(jié)，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的加工硬化效果。 ? 位錯(cuò)塞積群的位錯(cuò)數(shù) n與障礙物至位錯(cuò)源的距離 L成正比。 在塞積群前端產(chǎn)生的應(yīng)力集中是 τ0的 n倍。 21 21 圖 6－ 11 兩個(gè)垂直刃型位錯(cuò)交割 22 22 圖 612 位錯(cuò)塞積 圖 613 不銹鋼晶界前位錯(cuò)塞積的透射電鏡圖像 23 23 單晶體的塑性變形 （二）孿生 ? 孿生 是在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面 (孿晶面或?qū)\生面 )與晶向 (孿生方向 )產(chǎn)生一定角度的均勻切變。因此，只有在滑移難以進(jìn)行的條件下，晶體才發(fā)生孿生變形，如一些 HCP結(jié)構(gòu)的金屬，常以孿生方式進(jìn)行塑性變形；而 BCC結(jié)構(gòu)的金屬滑移系較多，如 αFe等，只有在室溫以下或受到?jīng)_擊裁荷作用時(shí)，才發(fā)生孿生變形；而 FCC結(jié)構(gòu)的金屬，由于其對(duì)稱性高，滑移系多，所以很少發(fā)生孿生變形 。 ? 孿生是一種均勻切變，且每一層原子相對(duì)于孿生面的切變量跟它與孿生面的距離成正比。 ? 孿生的兩部分晶體形成晶面對(duì)稱的位向關(guān)系。 25 25 圖 6－ 15 面心立方晶體孿生變形示意圖 （a）孿晶面和孿晶方向 （ b）孿生變形時(shí)原子的移動(dòng) 圖 6－ 14 鋅晶體中的變形孿晶組織 26 26 多晶體的塑性變形 ? 處于軟位向的晶粒，開始產(chǎn)生滑移，滑移面上的位錯(cuò)源開動(dòng)，源源不斷的位錯(cuò)沿著滑移面進(jìn)行運(yùn)動(dòng) ，而后， 位錯(cuò)在晶界處受阻，形成位錯(cuò)的平面塞積群。 ? 塑性變形從一個(gè)晶粒傳遞到另一個(gè)晶粒，一批批晶粒如此傳遞下去，使整個(gè)試樣產(chǎn)生了宏觀的塑性變形?；葡递^多的 FCC和 BCC晶體，通過多系滑移表現(xiàn)出良好的塑性，而 HCP晶體的滑移系少，晶粒之間的協(xié)調(diào)性差，故塑性變形能力低。同時(shí)，晶界兩側(cè)的晶粒取向不同，滑移系的位向彼此不一致，因此，滑移從一個(gè)晶粒延續(xù)到另一個(gè)晶粒是很困難的，晶界對(duì)滑移有阻礙作用。 3. 晶粒大小對(duì)塑性變形的影響 ? 材料的強(qiáng)度隨晶粒細(xì)化而提高。 ? 晶粒越細(xì)，單位體積材料中晶粒的數(shù)目越多，晶界的總面積越大，對(duì)材料塑性變形的阻力越大，這就是細(xì)晶強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)。 ? 因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)，在 一 定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目越多，在同樣變形量下，變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形較均勻，引起的應(yīng)力集中減小。 ? 晶粒越細(xì)，晶界越曲折，越不利于裂紋沿晶界的傳播，從而在斷裂過程中可以吸收更多的能量，表現(xiàn)出較高的韌性。同時(shí)，溶質(zhì)原子還使固溶體合金的加工硬化率提高。 ? 溶質(zhì)原子與溶劑金屬的原子尺寸相差越大，強(qiáng)化作用也越大。間隙溶質(zhì)原子引起的點(diǎn)陣畸變比置換原子大；間隙原子在晶體中引起非對(duì)稱性點(diǎn)陣畸變時(shí)，其強(qiáng)化作用大于對(duì)稱性點(diǎn)陣畸變。 ? 溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化作用越顯著，即固溶體的屈服強(qiáng)度隨合金電子濃度的增加而提高。 ? 彈性交互作用 ： 溶質(zhì)原子聚集在位錯(cuò)的周圍，形成 “柯氏氣團(tuán)