金属工艺学金属工艺学 (13).pdf

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1、金属工艺学塑性变形机理讲义01金属的塑性变形金属塑性变形机理此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 近代物理的金属滑移与位错理论表明：金属的塑性变形是由于金属在外力作用下，晶粒之间产生相对移动的结果。金属晶体单晶体（理想金属）多晶体（实际金属）(a)(b)(c)弹性变形金属的塑性变形滑移面整体刚性滑移(a)未变形(b)弹性变形(c)弹塑性变形(d)塑性变形位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成金属的塑性变形线缺陷塑性变形此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的变形并不完全消失。塑性变形实质滑移

2、面此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。塑性变形实质位错运动引起塑性变形此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。塑性变形实质多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 晶内变形 晶粒内部的滑移变形 晶间变形 晶粒间的移动和转动 从以上的分析可知：金属在发生塑性变形时，是从弹性塑性的过程，其中一定存在“残余”的弹

3、性变形，当外力去除后，弹性变形将恢复，既“弹复”现象。弹复现象的存在，对金属的压力加工精度产生很大的影响。如：产生尺寸误差。金属的塑性变形金属晶体材料的塑性变形通常有位错滑移和形变孪晶完成。然而，西安交通大学单智伟教授在金属镁中发现了除位错滑移和形变孪晶外的第三种室温塑性变形的新机制在特定加载方向下，镁的塑性变形可通过类似于孪晶一样的局部晶体转向来实现，该结果在自然通讯（Nature Communications）在线发表。塑性变形新机制金属的塑性变形金属的塑性变形金属材料的强与韧往往不可兼得。因此从几千年前冷兵器时代武器制造开始，人们就一直在追求坚强与韧性并存的金属材料。然而完美难以企及，部

4、分高熵合金可以同时具备高强度和高塑性，从而打破传统金属中高强度高塑性难以兼得的困境。浙江大学张泽院士团队揭示了CrFeCoNiPd高熵合金高强度和高塑性的原因是其内部位错如“丘陵”起伏，位错滑移宛如钱塘江的“交叉潮”、“回头潮”特殊运动方式。该结果在自然快报（Nature Letters）在线发表。奇怪的Hall-Petch公式此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）金属的塑性变形 当金属晶体的外部几何尺度减小到亚微米量级时，材料的塑性变形方式之一的孪晶变形被完全抑制，并由位错滑移变形取而代之。实验测定的“Hall-Petch”幂律关系指数接近于1，即远高于多晶的0.5.该结果在自然快报（Nature Letters）在线发表。