第4章 晶体的塑性变形精选PPT.ppt
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1、第4章 晶体的塑性变形第1页,本讲稿共15页第一节第一节 派派-纳力和起始塑性变形抗力纳力和起始塑性变形抗力n位错宽度和派位错宽度和派-纳纳(P-N)(P-N)力力位错宽度位错宽度w晶体中已滑移部分和未滑移部分间的过度区规定:位错中心两侧原子列偏离平衡位置b/4的原子列间距离位错宽度越宽,位错运动所需克服的能垒越小位错宽度越宽,位错运动所需克服的能垒越小 a)位错宽度位错宽度w 大大 b)位错宽度位错宽度w 小小 c)能量能量-位移关系曲线位移关系曲线第2页,本讲稿共15页派派-纳纳(Peierls-Nabarro:P-N)(Peierls-Nabarro:P-N)力或力或晶格阻力位错在点阵周
2、期场中运动所需克服的阻力结论:位错宽度越窄,力越大,晶体的塑性越差。与金属晶体相比,共价键晶体和离子键晶体的位错宽度大(由于键角、键长和键的方向性等难以改变。b(原子间距)最小、a(面间距)最大时,力最小。位错在密排面的密排方向上运动,阻力最小。位错宽度窄的晶体的屈服或流变应力对温度及应变速率敏感性大。晶体起始塑性变形抗力实际晶体开始开始塑性变形的应力(屈服应力)晶体起始塑性变形抗力实际晶体开始开始塑性变形的应力(屈服应力)起始塑性变形抗力与位错间的交互作用、位错与其它缺陷和第二相间的交互作用、力等因素有关。第3页,本讲稿共15页第二节第二节 屈服和位错增殖屈服和位错增殖n屈服降落产生上下屈服
3、点的现象屈服降落产生上下屈服点的现象屈服降落是在各类晶体中普遍存在的现象n柯氏气团与屈服降落柯氏气团与屈服降落解释低碳钢的上下屈服点的现象解释低碳钢的上下屈服点的现象柯氏气团难以解释的现象柯氏气团难以解释的现象不形成柯氏气团的晶体中(Si、Ge、LiF、铜晶须)也会出现屈服降落。按照柯氏气团理论,温度越低位错被钉扎的越强烈,但实际位错被钉扎的强弱程度不随温度变化。按照柯氏气团理论,上屈服点应是位错脱钉应力,但电镜观察表明,开始屈服后位错大量增殖。柯氏气团不是发生屈服降落的必要条件。柯氏气团不是发生屈服降落的必要条件。解释屈服降落的普遍理论解释屈服降落的普遍理论屈服降落的必备条件.变形前晶体的可
4、动位错密度低;.变形后位错能快速增殖;.在下式中,m要小:第4页,本讲稿共15页屈服降落的普遍理论屈服降落的普遍理论.拉伸时的应变速率:拉伸时的应变速率:.定性解释定性解释 由上式可知,以一定的速度拉伸时,当可动位错密度 很小时位错为适应变形速率必须作高速运动,若晶体的m(速度的应力敏感系数)值小则外加应力必须很大,才可产生屈服,屈服后晶体中就有大量的位错增殖,可动位错密度 增加后为保持应变速率 稳定,位错运动速率 必须降低,从而使所需外加应力 也随之降低,出现屈服降落。.应力敏感系数应力敏感系数m对屈服降落的影响对屈服降落的影响材料的m越小,屈服降落越明显第5页,本讲稿共15页第三节第三节
5、单晶体的滑移变形单晶体的滑移变形密排六方(密排六方(hcp)晶体金属的滑移晶体金属的滑移理想的密排六方(hcp)晶体(c/a=1.633)的滑移系:()c/a接近或大于1.633的密排六方金属(Mg(1.624);Zn(1.856);Cd(1.885)的滑移系:()滑移系少,加工硬化速率低加工硬化速率低 c/a小于1.633的密排六方金属(Ti(1.587);Zr(1.5)的滑移系:基面已不是唯一的密排面,棱柱面和棱 锥面密排程 度与基面相近棱柱面和 棱锥面也是滑移面,滑移 方向不变滑移系多,加工硬化速率大加工硬化速率大第6页,本讲稿共15页n面心立方面心立方(fcc)晶体金属的滑移晶体金属的
6、滑移 滑移面:滑移面:111;滑移方向:;滑移方向:110 特点:滑移系多,可进行单滑移、双滑移或多滑移,取决于外力轴的取向特点:滑移系多,可进行单滑移、双滑移或多滑移,取决于外力轴的取向 n体心立方体心立方(bcc)晶体金属的滑移晶体金属的滑移 滑移面:滑移面:110、112、123;滑移方向:;滑移方向:111 第7页,本讲稿共15页特点:不服从特点:不服从Schmid定律和滑移的非对称性。定律和滑移的非对称性。不服从不服从Schmid定律的两种表现:定律的两种表现:不同温度在不同晶向上做拉力试验,不同温度在不同晶向上做拉力试验,当当Schmid因子最大时,临界分切应因子最大时,临界分切应
7、 力并不是最大,而且也不是常数力并不是最大,而且也不是常数。同样晶向上拉伸与压缩的临界切应力不相等同样晶向上拉伸与压缩的临界切应力不相等 表明位错运动在正反方向上的阻力不同表明位错运动在正反方向上的阻力不同第8页,本讲稿共15页第四节第四节 多晶体的变形多晶体的变形影响多晶体变形的两个因素:晶界和晶体(粒)位向影响多晶体变形的两个因素:晶界和晶体(粒)位向n晶体位向的影响晶体位向的影响 晶粒间变形要协调,至少应有晶粒间变形要协调,至少应有5个独立的滑移系。个独立的滑移系。面心和体心立方金属滑移系多可满足要求面心和体心立方金属滑移系多可满足要求5个独立的滑移系的变形协调条件。个独立的滑移系的变形
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