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《金屬塑性成形原理_第2講 塑性變形物理本質(zhì).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、金屬塑性變形理論Theoryofmetalplasticdeformation第二講LessonTwo塑性變形物理本質(zhì)2021/7/252第二章金屬塑性變形的物理本質(zhì)Chapter2Physicalinbeingofmetalplasticdeformation主要內(nèi)容MainContent金屬的晶體結(jié)構(Crystalstructure)位錯理論基礎(Dislocationtheory)單晶體塑性變形(Monocrystalplasticdeformation)多晶體塑性變形(Multi-crystalplasticdeformation)202
2、1/7/2532.1金屬的晶體結(jié)構Crystalstructure基本概念晶胞結(jié)構實際金屬的晶體結(jié)構2021/7/254基本概念晶體:原子按一定的幾何規(guī)律在空間作周期性排列晶格:用直線將原子中心連接起來，構成的空間格子空間點陣：在空間由點排列起來的無限陣列，其中每一個點都與其它所有的點都具有相同的環(huán)境。晶胞：只包含一個陣點的六面體2021/7/255晶界:晶粒和晶粒之間的界面晶面:晶體中，由原子組成的平面晶向:由原子組成的直線GrainorCrystallineStructureGrainBoundaryCrystals2021/7/256晶胞結(jié)構
3、面心立方：Al、Ni、Cu、γ-Fe2021/7/257體心立方：Cr、V、Mo、W、α-Fe、β-Ti2021/7/258密排六方：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Coc/a=1.57-1.642021/7/259立方系的一些晶面指數(shù)2021/7/2510實際金屬的晶體結(jié)構單晶體:各方向上的原子密度不同——各向異性多晶體:晶粒方向性互相抵消——各向同性存在著一系列缺陷:點缺陷、線缺陷、面缺陷2021/7/2511材料理論強度（G/30)/GPa實驗強度/MPa理論強度/實驗強度銀鋁銅鎳鐵鉬鈮鎘鎂（柱面滑移）鈦（柱面滑移）鈹（基面滑移）鈹（柱面滑移
4、）2.642.374.106.707.1011.333.482.071.473.5410.3210.320.370.780.493.2~7.3527.571.633.30.5739.213.71.375.27×1033×1038×1032×1033×1022×1021×1024×1034×103×1028×1032×102一些金屬材料的實驗屈服強度和理論屈服強度其中最大一個矛盾就是晶體的實際強度遠低于其理論強度。所謂晶體的實際強度就是實驗測得的單晶體的臨界分切應力，其值約為10－4～10－8G，G是晶體的剪切模量，而理論強度則是按完整晶體剛性滑移模
5、型計算的強度。按照此模型，晶體滑移時晶體各部分是作為剛體而相對滑動的，連接滑移面兩邊的原子的結(jié)合鍵將同時斷裂。這種剛性滑移模型類似于一堆撲克牌滑開的情形。2021/7/2512常見的缺陷點缺陷：包括空位、間隙原子、異質(zhì)原子。2021/7/2513常見的缺陷點缺陷：包括空位、間隙原子、異質(zhì)原子。點缺陷有兩種基本類型，即空位和間隙原子。前者是未被占據(jù)的（或空著的）原子位置，后者則是進入點陣間隙中的原子。除了外來雜質(zhì)原子這樣的間隙原子外，晶體中的空位和間隙原子的形成是和原子的熱運動或機械運動有關的。眾所周知，固體中的原子是圍繞其平衡位置作熱振動的。由于熱
6、振動的無規(guī)性，原子在某一瞬時可能獲得較大的動能或較大的振幅而就離平衡位置。如果此原子是表面上的原子，就會脫離固體而“蒸發(fā)”掉，接著次表面的原子就會遷移到表面的空位置，于是就在晶體內(nèi)部形成一個空位。如果此原子是晶體內(nèi)部的原子，它就會從平衡原子位置進入附近的點陣間隙中，于是就在晶體中同時形成一個空位和一個間隙原子。2021/7/2514肖脫基空位——只形成空位而不形成等量的間隙原子 弗蘭克爾缺陷——同時形成等量的空位和間隙原子2021/7/2515在實際晶體中，點缺陷的形式可能更復雜。例如，即使在金屬晶體中，也可能存在兩個、三個甚至多個相鄰的空位，分別
7、稱為雙空位、三空位或空位團。但由多個空位組成的空位團從能量上講是不穩(wěn)定的，很容易沿某一方問“塌陷”成空位片（即在某一原子面內(nèi)有一個無原子的小區(qū)域)。同樣，間隙原子也未必都是單個原子，而是有可能m個原子均勻分布在n個原子位置的范圍內(nèi)（m＞n），形成所謂“擠塞子”（crowdion）。2021/7/2516線缺陷（位錯）位錯是晶體中的一維缺陷。就是說，缺陷區(qū)是細長的管狀區(qū)域，管內(nèi)的原子排列是混亂的，破壞了點陣的周期性。位錯的概念是1934年提出的。當時只是一種設想，直到50年代以后才從實驗中觀察到位錯。人們提出位錯這種設想主要是由于有許多實驗現(xiàn)象很難用
8、完整（理想）晶體的模型來解釋。刃型位錯L：位錯線長度，V：體積，r：位錯密度。一般退火晶體：r=106-108/cm2超薄
