单晶体的塑性变形

一 一 单单晶体的塑性晶体的塑性变变形形 1 常温或低温下常温或低温下单单晶体塑性晶体塑性变变形方式 形方式 滑移滑移 孪孪生生 A 滑移 在切 滑移 在切应应力作用下 晶体的一部分沿着一定的晶面 滑移面 和晶向 滑移方向 相力作用下 晶体的一部分沿着一定的晶面 滑移面 和晶向 滑移方向 相对对于于 另一部分另一部分产产生生相相对对位移位移的的过过程 程 B 滑移系 晶体中一个滑移面和 滑移系 晶体中一个滑移面和该该面上的一个滑移方向的面上的一个滑移方向的组组合 合 FCC 滑移系滑移系 111 111 共有共有 4 3 12 个滑移系个滑移系 BCC 滑移系滑移系 可能出可能出现现的滑移面有的滑移面有 110 112 123 滑移方向滑移方向为为 如果三 如果三组组滑移面都能启滑移面都能启动动 则则 潜在的滑移系数目潜在的滑移系数目为为 48 123 124 112 112 110 26 滑移面滑移面滑移方向滑移方向滑移系滑移系 110 111 211 111 321 111 HCP 滑移系滑移系 滑移面滑移面滑移方向滑移方向滑移系滑移系 0001 0211 1 3 31 3 3 C 滑移的 滑移的临临界分切界分切应应力 力 s 对对滑移真正有滑移真正有贡贡献的是在滑移面上沿滑移方向的分切献的是在滑移面上沿滑移方向的分切应应力力 临临界分切界分切应应力 引起晶体滑移所需要的最小分切力 引起晶体滑移所需要的最小分切应应力力 s coscoscoscos cos cos A F A F coscos ss 取向因子或取向因子或 schmid 因子因子 coscos 2sin2 1 90cos coscoscos 软软取向 晶体中有些滑移系与外力的取向取向 晶体中有些滑移系与外力的取向接近接近 45 角 取向因子最大在角 取向因子最大在较较小的小的作用下作用下 s 即可达到即可达到临临界分切界分切应应力力 通常是 通常是软软取向的滑移系首先滑移 取向的滑移系首先滑移 s 硬取向 晶体中有些滑移系与外力取向偏离硬取向 晶体中有些滑移系与外力取向偏离 45 很很远远 需要 需要较较大的大的值值才能滑移 称才能滑移 称为为硬取硬取 s 向 向 D 滑移 滑移时时晶体的晶体的转动转动 正正应应力分量会造成晶体的力分量会造成晶体的转动转动 转动转动的的结结果 果 拉伸拉伸时时 滑移面滑移面趋趋向于与力向于与力轴轴平行平行 滑移方向滑移方向趋趋向于与最大切向于与最大切应应力方向一致 力方向一致 压缩时压缩时 晶面逐晶面逐渐趋渐趋于垂直于于垂直于压压力力轴线轴线 拉伸拉伸时时 不 不仅仅滑移面在滑移面在转动转动 而且滑移方向也改 而且滑移方向也改变变位向 位向 孪孪生 在切生 在切应应力作用下 晶体的一部分沿一定的晶面 力作用下 晶体的一部分沿一定的晶面 孪孪生面 和晶向 生面 和晶向 孪孪生方向 相生方向 相对对于另一于另一 部分部分发发生生均匀切均匀切变变的的过过程 程 二 多晶体的塑性二 多晶体的塑性变变形形 特点 特点 1 不同 不同时时性和不均匀性 性和不均匀性 2 协调协调性性 单单相固溶体合金塑性相固溶体合金塑性变变形的特点形的特点 屈服屈服现现象的解象的解释释 解解释释 A 与金属中微量的溶 与金属中微量的溶质质原子有关 原子有关 溶溶质质原子与位原子与位错错的的应应力力场发场发生生弹弹性交互作用 形成气性交互作用 形成气团团 Cottrell 气气团团 钉钉扎位扎位错错运运动动 必 必须须 在更大的在更大的应应力作用下才能力作用下才能产产生新的位生新的位错错或使位或使位错错脱脱钉钉 表 表现为现为上屈服点 一旦脱上屈服点 一旦脱钉钉 使位 使位错错 继续继续运运动动的的应应力就不需开始力就不需开始时时那么大 故那么大 故应应力力值值下降到下屈服点 下降到下屈服点 试样继续试样继续伸伸长长 应应力保持力保持 为为定定值值或有微少的波或有微少的波动动 应变时应变时效原因效原因 当卸当卸载载后 短后 短时间时间内由于位内由于位错错已已经挣经挣脱溶脱溶质质原子的束原子的束缚缚 所以 所以继续继续加加载时载时不会出不会出现现 屈服屈服现现象 象 室温室温长长期停留或低温期停留或低温时时效期效期间间 溶 溶质质原子原子 C N 又聚集到位又聚集到位错线错线周周围围重新形成气重新形成气团团 所致 所致 三 塑性三 塑性变变形形对对材料材料组织组织与性能的影响与性能的影响 1 组织组织 A 晶粒形状 晶粒形状 随随变变形度增大 等形度增大 等轴轴状晶粒状晶粒 扁平晶粒扁平晶粒 纤维组织纤维组织 纤维组织纤维组织分布方分布方 向是材料流向是材料流变变伸展方向 伸展方向 B 亚结亚结构构细细化化 变变形度增大 位形度增大 位错错密度增大密度增大 位位错错呈呈纷纷乱不均匀分布乱不均匀分布 位位错缠结错缠结 位位错错胞胞 称称为为胞状胞状亚结亚结构构 细长细长状状变变形胞 形胞 C 形 形变织变织构 随塑性构 随塑性变变形量的增加 形量的增加 变变形多面体某一晶体学取向形多面体某一晶体学取向择优择优的的现现象 象 各向异性各向异性 2 性能 性能 A 力学性能 力学性能 加工硬化 形加工硬化 形变强变强化 冷作化 冷作强强化 随化 随变变形量的增加 材料的形量的增加 材料的强强度 硬度升高度 硬度升高 而塑而塑韧韧性下降的性下降的现现象 象 B 物理和化学性能 物理和化学性能 经经塑性塑性变变形后的金属 由于点形后的金属 由于点阵阵畸畸变变 位 位错错与空位等晶体缺陷的增与空位等晶体缺陷的增 加 其物理性能和化学性能也会加 其物理性能和化学性能也会发发生一定的生一定的变变化 化 电电阻率升高 耐阻率升高 耐蚀蚀性下降 性下降 3 应应力力 第一第一类类残余残余应应力 力 宏 宏观观内内应应力 由整个物体力 由整个物体变变形不均匀引起 形不均匀引起 第二第二类类残余残余应应力 力 微 微观观内内应应力 由晶粒力 由晶粒变变形不