位错强化机制ppt课件.ppt

第三章位错强化机制,1,第三章位错强化机制,金属与合金的强化途径形变、合金化、热处理强化机制位错强化、晶界强化、固溶强化、第二相强化,2,第三章位错强化机制,位错强化的基本思路合金变形量增加位错密度增加强度提高这一强化过程与金属的塑性变形密切相关,3,3.1金属单晶体塑性变形的一般特点,一.FCC晶体中位错的运动及塑性变形特点滑移系数目多Wp与P-N力低低温塑性好无冷脆现象层错能低（除Al，Ni外），加工硬化明显,4,3.1金属单晶体塑性变形的一般特点,二.BCC晶体中位错的运动及塑性变形特点滑移系总数目多Wp与P-N力高易冷脆层错能高，加工硬化率较低,5,3.1金属单晶体塑性变形的一般特点,三.HCP晶体中位错的运动及塑性变形特点c/a1.633Zn,Cd滑移系总数目少，塑性差Wp与P-N力低，强度低层错能低，加工硬化明显,c/a1.633Ti,Zr滑移系总数目多Wp与P-N力高层错能高，加工硬化率较低,6,3.1金属单晶体塑性变形的一般特点,二、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I易滑移阶段单滑移=108/cm2II线性硬化阶段双滑移=1011-12/cm2III抛物线硬化阶段交滑移=1012-13/cm2,7,3.1金属单晶体塑性变形的一般特点,总结：金属变形时位错密度低，切应力低位错密度急剧增大，切应力也急剧增大,8,3.2位错增殖机制,位错增殖机制主要有：Frank-Read源双交滑移机制极轴机制晶界发射机制等,9,3.2位错增殖机制,一.两端钉扎的直位错线弯曲的临界切应力,10,3.2位错增殖机制,二.Frank-Read位错增殖机制,11,3.2位错增殖机制,三、双交滑移位错增殖机制,12,3.3位错强化的数学表达,如何估算流变应力？流变应力是指金属晶体产生一定量的塑性变形所需的应力。主要应考虑位错运动的各项阻力：1.点阵阻力派纳力2.开动位错源3.位错的长程弹性作用4.与林位错的交互作用5.位错锁6.晶界阻力7.与固溶原子的弹性交互作用8.与第二相粒子的交互作用,13,3.3位错强化的数学表达,1.点阵阻力（Peirls-NabarroStress，P-N力）,P-N力是滑移面上下两层原子克服原子间吸引力产生相对位移的阻力，P-N力可以采用简化的模型，通过计算上下原子间的错排能、错排能与原子位移的关系并对位移求导求得。下式中a是滑移面间距P-N力取决于，因此滑移通常都在密排面上的最密排晶向进行.P-N力是晶体滑移的最小的阻力.,14,3.3位错强化的数学表达,2.位错的长程弹性交互作用,15,3.3位错强化的数学表达,3.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。,16,3.3位错强化的数学表达,位错交割,以下是刃型位错与一螺型位错的交割。刃型位错的柏氏矢量为b1，螺型位错垂直穿过其滑移面其柏氏矢量为b2。刃型位错上产生的割阶为PP，不能通过滑移而消失。它的运动有保守的和非保守的两种，当割阶作非保守运动时就会产生一列空位或间隙原子，这对运动位锗产生阻力。产生一列间隙原子比产生空位需要更大的能量，因此对运动位错的阻力更大，传错运动更为困难。,17,3.3位错强化的数学表达,会合位错,可以证明，会合位错产生的阻力与林位错间距成反比：,18,3.3位错强化的数学表达,位错对流变应力的作用,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，可以粗略的考虑为P-N力。,可见晶体的流变应力与位错密度的平方根成正比。,银和铜多晶体流变应力与位错密度的关系,19,3.4应变速率与位错运动速率的关系,一.Orawan公式,应变速率m平均取向因子可动位错密度位错运动平均速率,20,3.4应变速率与位错运动速率的关系,二、Orawa公式的意义1.直接将宏观变形与微观的位错特性相联系2.变形速率一定时，可反映位错密度与运动速率间的关系3.金属屈服机制,21,3.5应变强化的应用及特点,一、应用举例1.马氏