《塑性變形機制》ppt課件

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1、2.塑性變形機制PlasticDeformationMechanism晶體的塑性變形PlasticDeformationofCrystal－－金屬的重要特性之一彈性變形（ElasticDeformation）：材料尺寸只發(fā)生暫時性改變。拉伸:σ=Eε，E-楊氏模數(shù)；剪切，τ=Gγ，G-切變模數(shù)。具有可逆性.金屬彈性變形的本質(zhì)：金屬原子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移。塑性變形（PlasticDeformation）：應(yīng)力超過彈性極限，材料發(fā)生的不可逆的永久變形。應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系偏離虎克定律。先發(fā)生彈性變形

2、，后發(fā)生塑性變形。形狀和尺寸的不可逆變化是通過原子的定向位移實現(xiàn)的．塑性變形的主要機制:位錯的運動塑性變形機制MechanismofPlasticDeformation滑移(Slip)：最重要的變形方式孿生(Twinning)：低溫高速，對稱性較低的密排六方金屬不對稱變形(AsymmetricalDeformation）：變形協(xié)調(diào)機制非晶機制(AmorphousMechanism)：高溫晶界滑移(GrainBoundarySlip)：高溫2.1滑移（Slip）在300℃拉伸的鋅單晶體▲晶體的塑性

3、變形，是通過平行于一定晶體學(xué)平面（即滑移面）的滑移引起的?！频臋C制就是位錯在滑移面內(nèi)的運動?！苄宰冃蔚慕Y(jié)果，使原來光滑的單晶試樣的表面變成臺階狀，這些臺階是由大量位錯(Dislocation)滑出晶體所形成的。這些線條稱為滑移線，一系列滑移線聚成一束，組成滑移帶．滑移線（SlipLine）：滑移帶中的細(xì)線．滑移層(SlipBand)：相鄰滑移線間的晶體片層．滑移量(Slippage)：每條滑移線所產(chǎn)生的臺階高度．滑移帶示意圖滑移(Slip):定義:晶體在外力作用下，其中一部分相對另一部分，

4、沿一定的晶面和該晶面上的一定晶向產(chǎn)生的平移滑動.當(dāng)應(yīng)力超過晶體的彈性極限后，晶體中就會產(chǎn)生層片之間的相對滑移，大量的層片間滑動的累積就構(gòu)成晶體的宏觀塑性變形?；品謩e集中在某些晶面上，滑移帶和滑移線間的晶體片層并未發(fā)生塑性變形，僅僅發(fā)生了相對滑動．滑移面(SlipPlane)和滑移方向(SlipDirection):塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，晶體沿某些特定的晶面及方向相對錯開，這些晶面和晶向分別稱“滑移面”和“滑移方向”?；泼媾c滑移方向稱為滑移要素滑移面和滑移方向是金屬晶體中原

5、子排列最密的晶面和晶向.滑移系(SlipSystem):■一個滑移面和此面上的一個滑移方向組成一個滑移系.■滑移面數(shù)×滑移方向數(shù)=滑移系數(shù)?！龌葡涤啵七^程可能采取的空間取向便愈多，滑移愈容易進(jìn)行，塑性愈好。如：面心立方金屬比密排六方金屬塑性好.■對一定結(jié)構(gòu)晶體,滑移方向隨變形溫度不變,但滑移面隨變形溫度有所改變.如變形溫度較高時，Al的滑移面可能改變?yōu)椋?00），Mg的滑移面可能變?yōu)?。金屬的主要滑移面、滑移方向和滑移系橫截面A0上的正應(yīng)力:滑移面A上的全應(yīng)力:滑移面上沿滑移方向的分切應(yīng)力

6、:滑移面上的正應(yīng)力:臨界切應(yīng)力（CriticalShearStress):外力在滑移方向的分切應(yīng)力cosψcosλ稱取向因子（或Schmid因子）能夠引起滑移系開動的分切應(yīng)力,決定滑移系能否開動.沿滑移面滑移方向上的分切應(yīng)力SSchmid定律:金屬在一定變形溫度和變形速度條件下,開始發(fā)生滑移變形所需的臨界切應(yīng)力為常數(shù),與取向因子無關(guān).室溫下鐵單晶體切應(yīng)力切應(yīng)變曲線a、b…i表示從不同方向?qū)﹁F單晶體的拉伸對任意給定的ψ，λ＝90°-ψ時,取向因子最大.滑移面法線、滑移方向、外力處于同一平面，則：時

7、,達(dá)到時,最小,且等于與趨近此方位稱為有利方位或軟取向;遠(yuǎn)離此方向稱為不利方向或硬取向;處于軟取向的滑移首先發(fā)生滑移.取向因子越大，分切應(yīng)力也越大．拉伸時Mg單晶體的取向因子與屈服應(yīng)力的關(guān)系只有一定時與才構(gòu)成如圖關(guān)系影響臨界切應(yīng)力的因素滑移的物理本質(zhì):晶體中的位錯在切應(yīng)力作用下逐步移動。所有造成位錯移動阻力的因素均會使臨界切應(yīng)力提高。影響因素：1)金屬的種類(晶體的類型)：原子間結(jié)合力↑，位錯移動的點陣阻力↑；2)化學(xué)成分：溶質(zhì)原子產(chǎn)生固溶強化，位錯運動受阻；不同溶質(zhì)原子固溶強化效應(yīng)不同；3)變

8、形溫度：溫度↑，↓，因為原子動能增大，原子間結(jié)合力減弱；但高溫時，溫度↑，不變；4)變形速度：速度↑，↓，因為單位時間內(nèi)更多位錯線移動，加工硬化率較快；速度與依賴性極弱；5)變形方式、組織結(jié)構(gòu)（加工和處理狀態(tài)）等。固溶原子對銅單晶臨界分切應(yīng)力的影響三類常用金屬的臨界應(yīng)力隨溫度變化的關(guān)系臨界切應(yīng)力，×10MPa固溶原子(原子)，％化學(xué)成分和溫度對純銅的臨界分切應(yīng)力的影響鎘速率的關(guān)系單晶的臨界切應(yīng)力與溫度和應(yīng)變(X比+應(yīng)變速率大100倍)滑移時晶體的轉(zhuǎn)動（RotationofCrystal)滑移面上