位错强化机制PPT讲稿.ppt

位错强化机制位错强化机制第1页，共21页，编辑于2022年，星期四4.1 金属单晶体塑性变形的一般特点金属单晶体塑性变形的一般特点1.FCC晶体中位错的运动及塑性变形特点晶体中位错的运动及塑性变形特点滑移系数目多滑移系数目多Wp与与P-N力低力低低温塑性好低温塑性好无冷脆现象无冷脆现象层错能低（除层错能低（除Al，Ni外），加工硬化明显外），加工硬化明显第2页，共21页，编辑于2022年，星期四2.BCC晶体中位错的运动及塑性变形特点晶体中位错的运动及塑性变形特点滑移系总数目多滑移系总数目多Wp与与P-N力高力高易冷脆易冷脆层错能高，加工硬化率较低层错能高，加工硬化率较低第3页，共21页，编辑于2022年，星期四3.HCP晶体中位错的运动及塑晶体中位错的运动及塑性变形特点性变形特点c/a1.633 Zn,Cd滑移系总数目少，塑性差滑移系总数目少，塑性差Wp与与P-N力低，强度低力低，强度低层错能低，加工硬化明显层错能低，加工硬化明显c/a1.633 Ti,Zr滑移系总数目多滑移系总数目多Wp与与P-N力高力高层错能高，加工层错能高，加工硬化率较低硬化率较低第4页，共21页，编辑于2022年，星期四4、金属单晶体的加工硬化行为、金属单晶体的加工硬化行为面心立方单晶体的应力应变曲线面心立方单晶体的应力应变曲线I 易滑移阶段易滑移阶段单滑移单滑移=108/cm2II 线性硬化阶段线性硬化阶段双滑移双滑移=1011-12/cm2III 抛物线硬化阶段抛物线硬化阶段 交滑移交滑移=1012-13/cm2第5页，共21页，编辑于2022年，星期四4.2 位错强化的数学表达位错强化的数学表达流变应力流变应力 金属晶体产生一定量的塑性变形所需的金属晶体产生一定量的塑性变形所需的应力。应力。流变应力的大小主要应考虑位错运动的各流变应力的大小主要应考虑位错运动的各项阻力。项阻力。第6页，共21页，编辑于2022年，星期四如何估算流变应力？如何估算流变应力？1.点阵阻力点阵阻力派派纳力纳力2.开动位错源开动位错源3.位错的长程弹性作用位错的长程弹性作用4.与林位错的交互作用与林位错的交互作用5.位错锁位错锁6.晶界阻力晶界阻力7.与固溶原子的弹性交互作用与固溶原子的弹性交互作用8.与第二相粒子的交互作用与第二相粒子的交互作用第7页，共21页，编辑于2022年，星期四1.点阵阻力点阵阻力 （Peirls-Nabarro Stress，P-N力）力）对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数第8页，共21页，编辑于2022年，星期四2.位错的长程弹性交互作用位错的长程弹性交互作用第9页，共21页，编辑于2022年，星期四螺型：螺型：第10页，共21页，编辑于2022年，星期四刃型：刃型：第11页，共21页，编辑于2022年，星期四3.与林位错的交互作用与林位错的交互作用 林位错是与运动位错滑移面相交的位错，运动位林位错是与运动位错滑移面相交的位错，运动位错与林位错的交互作用可以产生会合位错与位错交割，错与林位错的交互作用可以产生会合位错与位错交割，均增加位错运动的阻力。均增加位错运动的阻力。第12页，共21页，编辑于2022年，星期四位错交割位错交割第13页，共21页，编辑于2022年，星期四会合位错会合位错会合位错的产生会合位错的产生 会合位错的运动会合位错的运动 可以证明，会可以证明，会合位错产生的阻合位错产生的阻力与林位错间距力与林位错间距成反比：成反比：第14页，共21页，编辑于2022年，星期四位错对流变应力的作用位错对流变应力的作用 可见晶体的流变应力可见晶体的流变应力与位错密度的平方根成正与位错密度的平方根成正比。比。银和铜多晶体流变应力与位错密度的关系银和铜多晶体流变应力与位错密度的关系 综合考虑位错以及位错以外的因素，流综合考虑位错以及位错以外的因素，流变应力可以表示为下式的形式，变应力可以表示为下式的形式，可以粗可以粗略的考虑为略的考虑为P-NP-N力。力。第15页，共21页，编辑于2022年，星期四4.3应变速率与位错运动速率的关系应变速率与位错运动速率的关系1.Orawan公式公式 应变速率应变速率m 平均取向因子平均取向因子 可动位错密度可动位错密度 位错运动平均速率位错运动平均速率 第16页，共21页，编辑于2022年，星期四2、Orawa公式的意义公式的意义直接将宏观变形与微观的位错特性相联系直接将宏观变形与微观的位错特性相联系变形速率一定时，可反映位错密度与运动变形速率一定时，可反映位错密度与运动速率间的关系速率间的关系金属屈服机制金属屈服机制第17页，共21页，编辑于2022年，星期四4.4 应变强化的应用及特点应变强化的应用及特点一、应用举例一、应用举例1.马氏体组织的应变强化马氏体组织的应变强化2.纯金属的强化纯金属的强化3.高锰钢的强化高锰钢的强化第18页，共21页，编辑于2022年，星期四高锰钢的水韧处理高锰钢的水韧处理 高锰耐磨钢特别适合具有强烈冲击而产高锰耐磨钢特别适合具有强烈冲击而产生摩擦磨损的场合。铁路道岔、矿山碎生摩擦磨损的场合。铁路道岔、矿山碎石机颚板。石机颚板。水韧本质为奥氏体化固溶处理，韧性好水韧本质为奥氏体化固溶处理，韧性好在强烈冲击变形时产生表层马氏体转变及在强烈冲击变形时产生表层马氏体转变及加工硬化，提高耐磨性。加工硬化，提高耐磨性。第19页，共21页，编辑于2022年，星期四a.高锰钢水韧处理高锰钢水韧处理A单相单相b.高锰钢水韧处理后硬化高锰钢水韧处理后硬化表表层马氏体化层马氏体化第20页，共21页，编辑于2022年，星期四二、特点二、特点1.强化效果明显强化效果明显2.使用温度有限制使用温度有限制3.使材料迅速脆化使材料迅速脆化4.对实现冷变形工艺很重要对实现冷变形工艺很重要第21页，共21页，编辑于2022年，星期四