金属学与热处理第四章课件全解讲课稿.ppt

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1、金属学与热处理第四章课件全解纳米铜的室温超塑性弹性变形－弹塑性变形－断裂eyIIIIIIIV第一节金属的变形概述1)应力：作用在材料任一截面单位面积上的力。正应力:同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”剪应力:同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”2)应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。线应变:物体内部某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比值剪应变:物体内两互相垂直的平面在变形后夹角的改变值体积应变:变形后物体内任一微小单元体体积的改变同原单位体积之比值1.1变形过程中的名词概念弹性变形阶段I：s<σe，s-e为线

2、性关系；屈服阶段II弹塑性变形阶段III：应力在σe到σb之间发生均匀塑性变形；颈缩阶段IV：σb之后；断裂：发生在K点。eyIIIIIIIV1.2变形过程变形可逆，去除外力后完全恢复，变形消失。特点：服从胡克定律，即应力与应变成正比E为弹性模量、G称为切变模量，反映材料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度”。eyIIIIIIIV1.3弹性变形I当应力大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。塑性变形不能恢复的永久性变形1.4塑性变形屈服：材

3、料开始发生塑性变形。屈服特点：即使外力不再增加，试样也会继续变形，这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上会出现锯齿状的平台。这是部分材料所具有的特征。退火低碳钢的拉伸应力应变曲线1.4.1塑性变形过程II－屈服eyIIIIIIIV对具有屈服现象的材料用屈服现象发生时对应的应力表示；对屈服现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变达0.2%时的应力值表示。屈服强度材料开始发生微量塑性变形的抗力，也称为屈服极限，用σy表示在屈服后的变形阶段，试样整体进行均匀的塑性变形。如果不再增加外力，材料的变形将不能继续下去。1.4.2塑性变形过程

4、III－均匀变形eyIIIIIIIVeyIIIIIIIV已经发生变形处的强度提高，进一步变形困难，即变形要在更大的应力作用下才能进行。下一步的变形发生在未变形或变形相对较小的位置，达到同样变形后，在更大的应力作用下发生变形。维持材料均匀变形的原因是材料发生了加工硬化。颈缩：试样开始发生不均匀的塑性变形，产生颈缩，即塑性变形集中在一局部区域进行。特点：宏观表现为外力在下降，工程应力在减小，但颈缩区的材料承受的真实应力依然在上升。极限强度：开始发生颈缩时对应的工程应力σb，这时试样出现失稳，颈缩真实应力依然在上升，但能承受的总

5、外力在下降。eyIIIIIIIV1.4.3塑性变形过程IV－颈缩变形量大至K点，试样发生断裂。断裂的实质是原子间承受的力超出最大吸引力，原子间的结合受到破坏而分离。eyIIIIIIIV1.4.4塑性变形过程K－断裂脆性断裂可沿晶界发生，称为“晶间断裂”，断口凹凸不平；脆性断裂也可穿过各个晶粒发生，称为“穿晶断裂”，断口比较平坦。韧性断裂在断裂前有明显塑性变形后发生的断裂叫“韧性断裂”在晶体构成的材料中，内部的晶粒都被拉长成为细条状，断口呈纤维状，灰暗无光。脆性断裂断裂前因并未经过明显塑性变形，故其断口常具有光泽。依材料的性

6、质、外界环境和受力方式不同，材料在外力作用下发生塑性变形的方式也不相同，通常发生塑性变形的方式有：滑移、孪生、蠕变、流动。1.5塑性变形的方式切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向(滑移方向）产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律的塑变方式叫滑移。Zn单晶的滑移第二节单晶体的塑性变形2.1滑移光学显微镜：滑移带电子显微镜：每条个滑移带由许多平行滑移线组成对于Al单晶：每根滑移线的滑移量为100~200nm；两滑移线间距~20nm；滑移带之间~2000nm2.1.1滑移的表象切应力的作用下

7、，晶格发生弹性外扭，进一步将使晶格发生滑移。外力去除后，由于原子到了一新的平衡位置，晶体不能恢复到原来的形状，而保留永久的变形。大量晶面的滑移将得到宏观变形效果，在晶体的表面将出现滑移产生的台阶。2.1.2滑移变形过程作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分离，材料则出现断裂。材料在正应力作用下，在应力方向虽然不能发生塑性变形，但正应力的分量在另一方向就有切应力，可使晶格沿另外的方向上发生滑移。滑移发生的晶面称为滑移面，通常

8、为晶体的最密排晶面；滑移滑动的方向称为滑移方向，通常也为晶体的最密排方向；一个滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个可以滑移的方式称为“滑移系”。2.1.3滑移的晶体学特征FCC滑移系对性能的影响晶体中滑移系愈多，晶体发生滑移的可能性便愈大，材料的塑性愈好。滑移面密排程度高，滑移面上滑移方向个数越多，材料