《金属的塑性变形》PPT课件

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1、9.金属材料的变形与再结晶1金属材料的变形与再结晶123金属热变形、蠕变与超塑性4金属的应力－应变曲线金属的塑性变形回复与再结晶2塑性是金属材料的重要特性；金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。塑性加工包括锻压、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。9-2金属的塑性变形金属在承受塑性加工时，产生塑性变形，宏观上改变了材料的形状和尺寸；微观上改变了金属的组织结构；金属的塑性变形对材料的性能也会产生重要的影响，是金属材料重要的强化手段。3一、单晶体的塑性变形

2、1、滑移现象滑移：滑移带：滑移线：如果把经过抛光的单晶体试样进行塑性变形，则在显微镜下可以看到抛光表面上出现平行的黑线，称为滑移带；在电子显微镜下，滑移带是一组更细的线组成，这更细的线条称为滑移线。2、滑移系滑移面：原子排列最密的晶面滑移方向：原子排列最密晶向滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系。滑移系越多，晶体塑性越好。金属塑性变形的方式主要有:滑移和孪生工业纯铜中的滑移线45（1）fcc滑移系滑移方向<110>，滑移面一般为{111}面心立方结构共有四个不同的{111}晶面，每个滑移面上有三个<110>晶向，故共有4×3

3、=12个滑移系。6（2）bcc体心立方结构是一种非密排结构，因此其滑移面不稳定，一般低温时为{112}，中温多为{110}，高温为{123}。滑移方向稳定为<111>。所以，可能出现的滑移面有{110}、{112}、{123}如果三组滑移面都能启动，则潜在的滑移系数目为：12~48个。（个）7（3）hcp滑移系(3)密排六方晶体中的滑移系密排六方晶体中，滑移方向一般都是<11-20>，但滑移面与轴比有关，当c/a接近或大于1.633时，{0001}为最密排面，滑移系即为{0001}<11-20>，共有三个；当c/a小于1.633时，{000

4、1}不再是密排面，滑移面将变为柱面{10-10}或斜面{10-11}，滑移系分别为三个和六个。8金属不同晶格的滑移系晶格类型滑移面{110}6个{111}4个{0001}1个滑移方向<111>2个<110>3个3个滑移系数目6×2=12个4×3=12个1×3=3个金属塑性除与滑移系的多少有关外,还与滑移面上原子的密排程度和滑移方向的数目有关9（1）最大分切应力正好落在与外力轴成45º角的晶面以及与外力轴成45º角的滑移方向上。假设对一个单晶圆柱体试样作拉伸试验滑移面的面积作用在此滑移面上的应力3、临界分切应力临界分切应力：晶体开始滑移时，滑

5、移方向上的分切应力。103．临界分切应力应力与外力F方向相同，可分解为两个分应力，一个为垂直于滑移面的分正应力，另一个为分切应力。分切应力τ作用在滑移方向使晶体产生滑移，其大小为：称为取向因子，或称施密特因子,取向因子越大，则分切应力越大。对于任一给定的φ值，取向因子的最大值出现在λ=90º-φ时：当φ=45º时（也为45º），取向因子有最大值1/2，此时，得到最大分切应力。11（2）能使晶体滑移的力是外力在滑移系上的分切应力。通常把给定滑移系上开始产生滑移所需分切应力称为临界分切应力。（3）在拉伸时，可以粗略认为金属单晶体在外力作用下，滑

6、移系一开动就相当于晶体开始屈服，此时，对应于临界分切应力的外加应力就相当于屈服强度σS。单晶体的屈服强度随取向因子而改变φ=45º时，，取向因子达到最大值，产生拉伸变形的屈服应力最小。φ=90º或0º时,σS=∞,晶体不能沿该滑移面产生滑移。12软取向：φ=λ=45°，m=0.5硬取向：φ=90°或φ=0°，m=0影响临界分切应力因素：金属的本性（组织，纯度），变形速度，加工状态（4）硬取向：晶体中有些滑移系与外力取向偏离45º很远，需要较大的σs值才能滑移，称为硬取向。软取向：晶体中有些滑移系与外力的取向接近45º角，处于易滑移的位向，具

7、有较小的σs值，称为“软取向”。通常是软取向的滑移系首先滑移。134．拉伸和压缩时晶体的转动（1）拉伸拉伸作用在中间一层金属上下两面的作用力σ可分为两个分应力：1、分正应力（σ1σ2）：垂直于滑移面，构成力偶，使晶块滑移面朝外力轴方向转动。2、分切应力：当外力分解到滑移面上的最大分切应力与滑移方向不一致时，又可分解为平行于滑移方向和垂直于滑移方向的两个分力。前一分力是产生滑移的有效分切应力，后一分力将构成一对作用在晶块上下滑移面上的力偶，力图使滑移方向转至最大切应力方向。∴拉伸时，在产生滑移的过程中，晶体的位向在不断改变，不仅滑移面在转动，

8、而且滑移方向也改变位向。14（2）压缩压缩时晶体的滑移面，力图转至与压力方向垂直的位置。·晶体在压缩时的晶面转动15（3）几何硬化与几何软化几何硬化：如果晶体滑移面原来是处于其法