材料科学基础重点总结材料4材料形变和再结晶

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1、实用文档5材料的形变和再结晶材料在加工制备过程中或是制成零部件后的工作运行中都要受到外力的作用。材料受力后要发生变形，外力较小时产生弹性变形；外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会发生断裂。本章主要内容：一．晶体的塑性变形单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形合金的塑性变形塑性变形对材料组织与性能的影响二．回复和再结晶冷变形金属在加热时的组织与性能变化回复再结晶晶粒长大再结晶织构与退火孪晶5.1晶体的塑性变形塑性加工金属材料获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得一定形状、尺寸和机械性能的型材、板材、管材或线材。大全实用文档塑性加工包括锻压、轧制、

2、挤压、拉拔、冲压等方法。金属在承受塑性加工时，当应力超过弹性极限后，会产生塑性变形，这对金属的结构和性能会产生重要的影响。5.1.1单晶体的塑性变形单晶体塑性变形的两种方式：滑移孪生滑移:滑移是晶体在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动。滑移线：为了观察滑移现象，可将经良好抛光的单晶体金属棒试样进行适当拉伸，使之产生一定的塑性变形，即可在金属棒表面见到一条条的细线，通常称为滑移线.滑移带：在宏观及金相观察中看到的滑移带并不是单一条线，而是由一系列相互平行的更细的线所组成的，称为滑移带。大全实用文档滑移系：塑

3、性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动，这些晶面和晶向分别称为“滑移面”和“滑移方向”。一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成一个滑移系。滑移的临界分切应力τk晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一滑移系中的分切应力达到一定临界值时，该滑移系方可以首先发生滑移，该分切应力称为滑移的临界分切应力。滑移的特点晶体的滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分同时做整体的刚性的移动，而是通过位错在切应力作用下沿着滑移面逐步移动的结果，因此实际滑移的临界分切应力τk比理论计算的低得多。（滑移面为原子排列最

4、密的面）大全实用文档单晶体滑移时，除滑移面发生相对位移外，往往伴随着晶面的转动。多系滑移对于具有多组滑移系的晶体，晶体的滑移就可能在两组或更多的滑移面上同时进行或交替地进行，从而产生多系滑移。孪生孪生是塑性变形的另一种常见形式，它常作为滑移不易进行时的补充。孪生是在切应力作用下的晶体相对于另一部分沿一定的晶面与晶向产生一定角度的均匀切变过程。发生切变的区域称为孪晶或孪晶带。孪生的特点：与滑移相似，孪生也是在切应力的作用下发生的，但是孪生所需要的临界切应力远远高于滑移时的临界切应力，因此，只有在滑移很难进行的条件下，晶体才发生孪生变形。孪晶的形

5、成改变了晶体的位向，从而使其中某些原来不处于不利取向的滑移系转变到有利于滑移的位置，于是，可以进一步激发滑移变形，使金属变形能力得以提高。如何根据变形后的样品表面形貌来区别孪晶、滑移带：先将变形后的样品表面磨光或抛光．使变形痕迹(孪晶、滑移带)全部消失。再选用适当的腐刻剂腐蚀样品表面，然后在显微镜下观察。如果看不到变形痕迹(即样品表面处处衬度一样)，则该样品原来的表面形变痕迹必为滑移带。大全实用文档这是因为滑移不会引起位向差，故表面各处腐蚀速率相同，原来光滑的平面始终保持平面，没有反差。如果在腐蚀后的样品表面上重新出现变形痕迹，则它必为孪晶．

6、因为孪晶内的位向是不同于周围未变形区域的，因而其腐蚀速率也不同于未变形区，故在表面就出现衬度不同的区域。5.1.2多晶体的塑性变形工程上使用的金属绝大部分是多晶体，多晶体是由许多小的单晶体—晶粒构成的，多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同。但由于多晶体材料中存在单晶体所不具备的晶体学特征，包括：晶粒位向不同、晶粒大小不同，晶界的存在，因此着重讨论这些特征对变形的影响。1多晶体塑性变形的微观特点：多滑移、多方式、不均匀。多滑移：和单晶体不同，多晶体变形时开动的滑移系统不仅仅取决于外加应力，而且取决于协调变形的要求。理论分析表明，为了维持多

7、晶体的完整性．即在晶界处既不出现裂纹．也不发生原子的堆积．每个晶粒至少要有五个滑移系统同时开动，虽然这些系统的分切应力并非都最大。实验观察也证明，多滑移是多晶体塑性形变时的一个普遍现象。多方式：多晶体的塑性形变方式除了滑移和孪生外，还有晶界滑动和迁移，以及点缺陷的定向扩散。不均匀：大全实用文档和单晶体相比，多晶体的范性形变更加不均匀。除了更多系统的多滑移外．由于晶界的约束作用，晶粒中心区的滑移量也大于边缘区(即晶界附近的区域)。在晶体发生转动时中心区的转角也大于边缘区，因此多晶体变形后的组织中会出现更多、更明显的滑移带、形变带和晶面弯曲，也会

8、形成更多的晶体缺陷。以上讨论了多晶体塑性形变的三个基本特点。由于这些特点，特别是多滑移和变形的不均匀性，又派生出其它特点。包括：①产生内应力；②出现加工硬化；③形成