【材料科学基础课件】64-65合金塑变,性能

第四节合金的塑性变形 1 固溶体 单相合金 2 金属化合物 单相合金 3 两 多 相聚合体 合金种类 固溶体I 固溶体II固溶体 基体 化合物 第二相 一 固溶体的塑性变形 位错与溶质原子的弹性交互作用 1 固溶强化 1 柯氏气团 柯氏气团 压 拉 位错脱离溶质原子需额外能量 溶质大原子 置换型 进入刃位错下半部 拉应力区 间隙型 畸变减小 溶质小原子 进入刃位错上半部 压应力区 进入刃位错下半部 拉应力区 畸变能 体系自由能 溶质原子大于间隙 2 固溶强化机理 溶质 溶剂原子尺寸差异 塑性变形 点阵畸变 位错运动 溶质原子进入位错 柯氏气团 阻碍位错运动 钉扎作用 弹性交互作用 3 影响固溶强化的因素 溶质浓度 C b 且低浓度时较明显原子尺寸差 d b 固溶体类型 间隙型 置换型电子浓度 价电子数差 b 2 屈服与应变时效 1 现象 以低碳钢为例 低碳钢拉伸 明显屈服 上 下屈服点 卸载后立即重新加载 不再出现屈服现象 卸载后放置或经200 加热再重新加载 出现屈服现象 且屈服点提高 称 应变时效 2 机理 1 屈服机理 柯垂尔理论 位错被钉扎 位错增殖理论 变形初期位错数量少 变形抗力高 上屈服点 外力加大 脱钉 应力下降 下屈服点 变形抗力高 上屈服点 变形量加大 位错增殖 变形抗力下降 下屈服点 2 应变时效机理 柯垂尔理论 位错增殖理论 立即加载 已经脱钉 不出现屈服 放置或加热后 重新钉扎 再次屈服 立即加载 放置或加热后 位错已经增殖 不出现屈服 回复 位错减少 再次屈服 二 多相合金的塑性变形 多相合金塑变能力 第二相性质 基体相性质 性能 尺寸 匹配 强度 塑性 硬度等 大小 形状 数量 分布等 相界面 按第二相尺寸分 聚合型 弥散型 同数量级 细小弥散 1 塑性相 塑性相 随两相中较强相的数量 体积分数 变化第二相不一定都有强化作用 1 聚合型两相合金变形 位错运动距离 阻力 强化作用 很差 塞积应力 开裂几率 很差 位错运动距离 阻力 强化作用 好 塞积应力 开裂几率 层片较长 界面较易开裂 1 连续网状 2 层片状 2 塑性相 硬脆相 位错运动距离 阻力小于层状 强化作用小于层状 较好 塞积应力 开裂几率 界面不易开裂 3 颗粒状 s 层 粒 网 粒 层 网 多相复合作用 取决于第二相的性质 形状 分布 数量等因素 3 比较 复相强化 2 弥散型两相合金的变形 靠近 沉淀强化 时效强化 1 不可变形微粒 过程 弯曲 变长 包围 连接 留下位错环 时效析出弥散相 粉末冶金弥散相 弥散强化 位错绕过机制 机制 位错遇到粒子 弯曲变长 留下位错环 能量 后续运动位错运动阻力 位错运动阻力 越多越密 粒子 强化效果越好 2 可变形微粒 位错切过机制 过程 位错运动阻力 位错切过 晶格结构不同 粒子周围弹性应力场 能量 形成台阶 错配能 反相畴界能 新增界面能 粒子与基体弹性模量差 阻碍位错运动 位错线能量 张力变化 b 机制 第五节冷变形金属的组织与性能 数量多尺寸小 1 冷变形 晶粒沿变形方向拉长 纤维组织 称 变形亚结构 变形亚晶 2 冷变形 位错密度 不均匀分布 称 位错胞 一 组织变化 变形 丝织构 板织构 某一晶面平行于轧面某一晶向平行于轧向 晶面转动 实质是晶格转动 各晶粒位向趋于一致 择优趋向 称 变形织构 表现出 各向异性 某一晶向平行于轧向 二 变形织构 2 点阵畸变 1 残余应力 宏观内应力 微观内应力 原子偏离平衡位置 形成空位 位错等缺陷 占总储存能80 90 由于 工件各部分变形不均匀 由于 晶粒间变形不均匀 三 残余应力 交割 缠结 冷变形 缺陷增加 位错增殖 运动阻力 b 物理性能 化学性能对结构变化敏感 四 塑性变形对性能的影响 1 加工硬化 1 单晶体的硬化及机理 I阶段 现象 硬化速率小 易滑移阶段 II阶段 硬化速率大 线性硬化阶段 III阶段 硬化速率小 抛物线硬化阶段 临界切分应力 I II III I阶段 多滑移系 流变应力大 机理 单滑移系 II阶段 III阶段 受干扰少 位错