材料的塑性變形.ppt

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1、第五章材料的變形§5－1材料的彈性變形一、彈性變形的本質(zhì)原子受力偏離其平衡位置,外力去除后，原子恢復(fù)其原來的平衡位置彈性變形是指外力去除后能夠完全恢復(fù)的那部分變形二、彈性變形的特征和彈性模量1)彈性變形是可逆變形。2)應(yīng)力與應(yīng)變之間服從虎克（Hooke）定律。：材料泊松比，表示側(cè)向收縮能力3)彈性變形量隨材料的不同而異。4)工程上，彈性模量是材料剛度的度量三、彈性的不完整性加載線與卸載線不重合、應(yīng)變的發(fā)展跟不上應(yīng)力的變化。1．包申格效應(yīng)材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（小于4％），而后同向加載則σe升高，反向加載則σe下降。彈性后效在彈性極限σe范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時(shí)間有關(guān)彈性滯

2、后應(yīng)變落后于應(yīng)力，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線4.黏彈性黏性流動(dòng)是指非晶態(tài)固體和液體在很小外力作用下便會(huì)發(fā)生沒有確定形狀的流變，并且在外力去除后，形變不能回復(fù)?！?－2單晶體的塑性變形一、單晶體的塑性變形（一）滑移1．滑移現(xiàn)象滑移：晶體的一部分相對(duì)另一部分滑動(dòng)一個(gè)或若干個(gè)原子間距，造成晶體的永久變形2.滑移系滑移是沿著一定的晶面和晶向運(yùn)動(dòng)，這些晶面和晶向分別稱為“滑移面”和“滑移方向”滑移面和滑移方向往往是金屬晶體中原子排列最密的晶面和晶向一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向合起來叫做一個(gè)滑移系3.滑移的臨界分切應(yīng)力當(dāng)外力在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時(shí)，該

3、滑移系方可以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為滑移的臨界分切應(yīng)力。稱為取向因子，也稱Schmid因子分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力a)與滑移系及取向因子有關(guān)b)當(dāng)滑移方向位于外力方向與滑移面法線所組成的平面上，此時(shí)，取向因子寫為時(shí)，取向因子最大,最小，這種取向稱為軟取向，反之稱為硬取向c）是一個(gè)真實(shí)反應(yīng)晶體受力開始屈服的物理量，取決于晶體中原子結(jié)合力4.滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)拉伸時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果：a)滑移面逐漸趨向軸向，b)滑移方向逐漸趨向最大切應(yīng)力方向。c)試樣兩端受到夾頭限制，會(huì)出現(xiàn)晶面彎曲5．多系滑移出現(xiàn)兩組或多組滑移線6.交滑移滑移線出現(xiàn)折線6．滑移的位錯(cuò)機(jī)制點(diǎn)陣阻力位錯(cuò)與位錯(cuò)的交互作用產(chǎn)生的阻力運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)交截

4、后形成的扭折和割階位錯(cuò)與其他晶體缺陷如點(diǎn)缺陷，其他位錯(cuò)、晶界和第二相質(zhì)點(diǎn)等交互作用產(chǎn)生的阻力是純?nèi)行臀诲e(cuò)，滑移面為（001）Lomer-cottrell位錯(cuò)（二）孿生1.孿生變形過程晶體的一部分相對(duì)另一部分在切應(yīng)力作用下，沿特定的晶面與晶向產(chǎn)生一定角度的均勻切變2．孿生的特點(diǎn)臨界切應(yīng)力要比滑移時(shí)大得多以爆發(fā)方式和極高速度形成孿晶對(duì)晶體變形的貢獻(xiàn)較小3．孿晶的形式變形孿晶生長(zhǎng)孿晶退火孿晶4．孿生的位錯(cuò)機(jī)制二、扭折三、單晶體的應(yīng)力－應(yīng)變曲線Ⅰ階段—易滑移階段Ⅱ階段—線性硬化階段Ⅲ階段—拋物線型硬化階段逐漸下降§8－3多晶體的塑性變形1．晶粒取向的影響相互制約和協(xié)調(diào)性5個(gè)獨(dú)立的滑移系2．晶界的影

5、響室溫下晶界對(duì)滑移具有阻礙效應(yīng)霍爾—佩奇（Hall-Petch）公式:T大于0.5Tm時(shí)，晶界弱化§8－4合金的塑性變形單相固溶體合金多相合金一、單相固溶休合金的塑性變形1.固溶強(qiáng)化1）整個(gè)應(yīng)力一應(yīng)變曲線的水平提高2）加工硬化速率增大2.影響固溶強(qiáng)化效果的因素1)原子數(shù)分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化作用也越大2)原子尺寸相差越大，強(qiáng)化作用也越大3)間隙型溶質(zhì)原子比置換原子具有較大的固溶強(qiáng)化效果4)價(jià)電子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化作用越顯著3.屈服現(xiàn)象與應(yīng)變時(shí)效二、多相合金的塑性變形第二相粒子尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，稱為聚合型；如果第二相粒子十分細(xì)小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，稱為彌散分布型。1．聚合型

6、合金的塑性變形兩相晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，且都為塑性相時(shí)，則合金的變形能力取決于兩相的體積分?jǐn)?shù)。如果兩相中一個(gè)是塑性相，而另一個(gè)是硬脆相時(shí)，則合金的機(jī)械性能主要取決于硬脆相的存在情況。（a）第二相粗大：變形只在基體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強(qiáng)度塑性不好。（b）第二相連續(xù)分布在晶界上，合金很脆。2．彌散分布型合金的塑性變形（1）不可變形粒子的強(qiáng)化作用位錯(cuò)繞過障礙物的機(jī)制通常稱為奧羅萬機(jī)制，它已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。適用于第二相粒子較硬并與基體界面為非共格的情形。（2）可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制：適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形強(qiáng)化作用：A位錯(cuò)切過粒子后產(chǎn)生新的界面，提高了界面能。B若

7、共格的粒子是一種有序結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)切過之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯(cuò)切過粒子時(shí)需要附加應(yīng)力。C由于粒子的點(diǎn)陣常數(shù)與基體不一樣，粒子周圍產(chǎn)生共格畸變，存在彈性應(yīng)變場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。D由于粒子的層錯(cuò)能與基體的不同，擴(kuò)展位錯(cuò)切過粒子時(shí)，其寬度會(huì)產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強(qiáng)化。E由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯(cuò)線切過粒子時(shí)必然產(chǎn)生一割階，而割階會(huì)妨礙整個(gè)位錯(cuò)線的移動(dòng)?！?－5塑性變形對(duì)材料組織與性能的影響一、顯微組織