【正文】 成 孿晶的主要方式有三種： 一是通過機(jī)械變形而產(chǎn)生的孿晶，也稱為“變形孿晶”或“機(jī)械孿晶”，它的特征通常呈透鏡狀或片狀； 二為“生長孿晶”，它包括晶體自氣態(tài)（如氣相沉積）、液態(tài)（液相凝固）或固體中長大時形成的孿晶； 三是變形金屬在其再結(jié)晶退火過程中形成的孿晶，也稱為“退火孿晶”，它往往以相互平行的孿晶面為界橫貫整個晶粒，是在再結(jié)晶過程中通過堆垛層錯的生長形成的。 討論：滑移和孿生的比較 相同方面 ?從宏觀上看二者都是晶體在剪應(yīng)力作用下發(fā)生的均勻剪切變形。 ?從變形機(jī)制看二者都是晶體中位錯運(yùn)動的結(jié)果。 不同方面 ?滑移不改變位向，即晶體中已滑移部分和未滑移部分的位向相同。 ?滑移時原子的位移是沿滑移方向的原子間距的整數(shù)倍，而且在一個滑移面上的總化移往往很大。 ?滑移時只要晶體有足夠的塑性，切變可以為任意值。因此滑移可以對晶體的塑性變形有很大的貢獻(xiàn)，而孿生對塑性變形的直接貢獻(xiàn)則非常有限。 不同方面 ?雖然從宏觀上看，滑移和孿生都是均勻切變，但從微觀上看，孿生比滑移變形更均勻，因?yàn)樵趯\生時每相鄰兩層平行于孿生面的原子層都發(fā)生同樣大小的相對位移。 ?滑移過程比較平緩，因而相應(yīng)的拉伸曲線比較光滑、連續(xù)。 ?滑移和孿生發(fā)生的條件往往不同。此外，變形溫度越低，加載速率越高 (如沖擊加載 )，也越容易發(fā)生孿生。 ?滑移是全位錯運(yùn)動的結(jié)果，孿生則是分位錯 運(yùn)動的結(jié)果。再選用適當(dāng)?shù)母虅└g樣品表面，然后在顯微鏡下觀察。這是因?yàn)榛撇粫鹞幌虿?，故表面各處腐蝕速率相同，原來光滑的平面始終保持平面，沒有反差。 （ 3）扭折 由于各種原因，晶體中不同部位的受力情況和形變方式可能有很大的差異，對于那些既不能進(jìn)行滑移也不能進(jìn)行孿生的地方，晶體將通過其他方式進(jìn)行塑性變形。扭折變形與孿生不同，它使扭折區(qū)晶體的取向發(fā)生了不對稱性的變化。并且通過晶體取向的改變是滑移系處于有利取向，進(jìn)一步產(chǎn)生滑移。多晶體中每個晶粒的變形基本方式與單晶體相同。 ?晶粒取向的影響，主要表現(xiàn)在各晶粒變形過程中的相互制約和協(xié)調(diào)性。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向 (軟位向 )，另一些晶粒的滑移面和滑移方向偏離最大切應(yīng)力方向 (硬位向 )。當(dāng)位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其他晶粒發(fā)生滑移。 ?但多晶體中每個晶粒都處于其他晶粒包圍之中，它的變形必然與其鄰近晶粒相互協(xié)調(diào)配合，不然就難以進(jìn)行變形，甚至不能保持晶粒之間的連續(xù)性，會造成空隙而導(dǎo)致材料的破裂。 ?滑移系甚多的面心立方和體心立方晶體能滿足這個條件，故它們的多晶體具有很好的塑性；相反，密排六方晶體由于滑移系少，晶粒之間的應(yīng)變協(xié)調(diào)性很差，所以其多晶體的塑性變形能力可低。這些試樣的晶界都近似垂直于試樣軸。在高溫下拉伸時情況恰好相反：晶界附近試樣顯著變細(xì)，遠(yuǎn)離晶界處則變化很小，如圖所示。這樣就必然存在著一個溫度，在此溫度下晶界和晶粒本身強(qiáng)度相等。 晶界在多晶體塑性形變中的作用 ?協(xié)調(diào)作用 多晶體在塑性形變時各晶粒都要通過滑移或?qū)\生而變形。晶界正是起著協(xié)調(diào)相鄰晶粒的變形的作用。 晶界在多晶體塑性形變中的作用 ?障礙作用 在低溫或室溫下變形時，由于晶界比晶粒強(qiáng)，故滑移主要在晶粒內(nèi)進(jìn)行。可見，晶界限制了滑移。這就是晶界的障礙作用。晶界滑動也造成晶體宏觀塑性變形，但變形量往往遠(yuǎn)小于滑移和孿生引起的塑性變形。此外，由于晶界處缺陷多，原子處于能量較高的不穩(wěn)定狀態(tài)，在腐蝕介質(zhì)作用下，晶界往往優(yōu)先被腐蝕 (晶間腐蝕 )，形成微裂紋。它可以用單位體積材料中的晶粒數(shù)或單位截面面積內(nèi)的晶粒數(shù)來度量。 ?晶粒度對晶體的各種性能都有影響，而影響最大的是變形過程的力學(xué)性能，特別是對屈服極限的影響。 ?大多數(shù)金屬的屈服極限和晶粒度符合 HallPetch公式。除了屈服極限外，金屬的硬度和晶粒度也有一定的關(guān)系。 ?多滑移 和單晶體不同，多晶體變形時開動的滑移系統(tǒng)不僅僅取決于外加應(yīng)力，而且取決于協(xié)調(diào)變形的要求。實(shí)驗(yàn)觀察也證明，多滑移是多晶體塑性形變時的一個普遍現(xiàn)象。 滑移和孿生是室溫和低溫下塑性形變的重要方式，此時外加應(yīng)力超過晶體的屈服極限。試樣會發(fā)生隨時間不斷增加的緩慢的塑性變形 (蠕變 )，其微觀變形方式主要就是晶界滑動和遷移。在這種情況下，由于溫度極高，間隙原子和空位等點(diǎn)缺陷的遷移率很大，在外加應(yīng)力作用下它們將發(fā)生定向擴(kuò)散：間隙原子運(yùn)動到和拉應(yīng)力垂直的晶面之間，使晶體沿拉應(yīng)力方向膨脹，或者空位運(yùn)動到和壓應(yīng)力垂直的晶面上，使晶體沿壓應(yīng)力方向收縮。除了更多系統(tǒng)的多滑移外．由于晶界的約束作用，晶粒中心區(qū)的滑移量也大于邊緣區(qū) (即晶界附近的區(qū)域 )。 以上討論了多晶體塑性形變的三個基本特點(diǎn)。包括：①產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；②出現(xiàn)加工硬化；③形成纖維組織 (即雜質(zhì)和第二相擇優(yōu)分布 )和擇優(yōu)取向 (織構(gòu) )。 1．單相固溶體合金的塑性變形 和純金屬相比最大的區(qū)別在于單相固溶體合金中存在溶質(zhì)原子。 ?固溶強(qiáng)化 溶質(zhì)原子的存在及其固溶度的增加，使基體金屬的變形抗力隨之提高。 ?溶質(zhì)原子的原子數(shù)分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化作用也越大，特別是當(dāng)原子數(shù)分?jǐn)?shù)很低時的強(qiáng)化效應(yīng)更為顯著。 ?間隙型溶質(zhì)原子比臵換原子具有較大的固溶強(qiáng)化效果。 ?屈服現(xiàn)象 圖為低碳鋼典型的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，與一般拉伸曲線不同，出現(xiàn)了明顯的屈服點(diǎn)。 交角的變形帶一呂德斯（ L252。隨后這種變形帶沿試樣長度方向不斷形成與擴(kuò)展，從而產(chǎn)生拉伸曲線平臺的屈服伸長。 ?應(yīng)變時效 當(dāng)退火狀態(tài)低碳鋼試樣拉伸到超過屈服點(diǎn)發(fā)生少量塑性變形后（曲線 a）卸載，然后立即重新加載拉伸，則可見其拉伸曲線不再出現(xiàn)屈服點(diǎn)（曲線 b），此時試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象。 2．多相合金的塑性變形 多相合金的塑性變形最為復(fù)雜 根據(jù)第二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類：若第二相粒子與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級，稱為聚合型兩相合金；若第二相粒子細(xì)小而彌散地分布在基體晶粒中，稱為彌散分布型兩相合金。 實(shí)驗(yàn)證明，這類合金在發(fā)生塑性變形時，滑移往往首先發(fā)生在較軟的相中，如果較強(qiáng)相數(shù)量較少時，則塑性變形基本上是在較弱的相中；只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強(qiáng)相，且體積分?jǐn)?shù) ?大于 30％時，才能起明顯的強(qiáng)化作用。通常可將第二相粒子分為 “ 不可變形的 ” 和“ 可變形的 ” 兩類。在這種情況下，強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)，以及與基體的聯(lián)系，其強(qiáng)化機(jī)制甚為復(fù)雜。當(dāng)變形量很大時，晶粒變成細(xì)條狀 (拉伸時 )，金屬中的夾雜物也被拉長，形成纖維組織。 塑性變形對材料組織與性能的影響 ?形變織構(gòu)產(chǎn)生 金屬塑性變形到很大程度時，各個晶粒的滑移面和滑移方向都要向主形變方向轉(zhuǎn)動，逐漸使多晶體中原來取向互不相同的各個晶粒在空間取向上呈現(xiàn)一定程度的規(guī)律性，這一現(xiàn)象稱為擇優(yōu)取向，這種組織狀態(tài)則稱為形變織構(gòu)。如沿纖維方向的強(qiáng)度和塑性明顯高于垂直方向的。 塑性變形對材料組織與性能的影響 ?理化性能的變化 經(jīng)塑性變形后的金屬材料， 由于點(diǎn)陣畸變，空位和位錯等結(jié)構(gòu)缺陷的增加，使其物理性能和化學(xué)性能也發(fā)生一定的變化。另外，塑性變形后，金屬的電阻溫度系數(shù)下降，磁導(dǎo)率下降，熱導(dǎo)率也