【精品】材料的形变与再结晶

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1、第五部分材料的形变和再结晶研制和发展新材料也是很重要的。概述：材料经变形后，不仅其外形和尺寸发生变化，还会使其内部组织和冇关性能发生变化，使其处在自由焙较高的状态；分析研究材料在外力作用下的塑性变形过程、机理、组织结构与性能的影响规律，各种内外因对变形的影响及变形材料在加热过程屮产生冋复和再结晶现象，不仅对正确选择控制材料的加工工艺，保证产品质量是十分必要的，而且对合理使用材料，第一节材料受力情况下的力学行为材料受力厉耍发生变形，外力较小时发生弹性变形，夕卜力较人时产生•塑性变形，而当外力过人时就会产生断裂，右图为碳钢在单向拉伸时

2、的应力（o）—应变（£）曲线。（J:弹性极限;（J（b（）2）：屈服强度："抗拉强度（断裂强度）。材料的变形形式有：弹性变形、塑性变形、黏性流动。第二节弹性变形和黏弹性1.弹性变形弹性变形指外力去除后能够完全恢复的那部分变形；其本质是原子间的相互作用在平衡位置附近的体现。弹性变形的主要特征：①理想的弹性变形是可逆变形；②在弹性变形范围内，•其应力与应变Z间都保持单值线性两数关系，即服从胡克定律；③材料的绘大弹性变形量随材料不同而界。E胡克定律：＜y—Es,r=Gy,G—,2（1+v）u为泊松比，表征材料的侧向收缩能力，在拉仲试验中

3、指材料的横向收缩率与纵向仲长率的比值，对于金属材料一般在0.25〜0.35Z间；弹性模量（E）：农征原子间结合力强弱的物理量，是组织结构不敏感参数，添加少量合金元索或进行各种加工处理都不能对某种材料的弹性模量产生明显的影响。工程上，弹性模量是材料刚度的度量。2.弹性的不完整性承弹性的不完整性：在弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合，应变的发展跟不上应力的变化等冇別于理想弹性变形特点的现彖。弹性不完整性现彖包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。包申格效应考察预变形对弹性极限的影响，常见于多晶金属材料；弹性后效（滞弹性）

4、考察恒应力下的应变滞后现象（g-t）；弹性滞后考察连续周期性应力下的应变滞后现象（o-t）;加载时消耗于材料的变形功与卸载时材料恢复所释放的变形功的差值称“内耗”，其大小可用弹性滞后环的面积度量。3.黏弹性黏性流动指非晶态固体和液体在很小的外力作用下，会发生没有确定形状的流变，并且在外力去除厉，形变不能回复；黏弹性变形既与时间有关，乂具有可回复的弹性变形的性质，即貝有弹性和黏性两个力面的特征。dsds牛顿黏性定律：cy=/]•——:应变速率；〃：黏度系数（Pa・s）:反映流体的内摩擦力大小，dtdt即流体流动的难易程度。解释黏弹性

5、的模型：☆①麦克斯韦(Maxwell)模型：＜r(r)=(Jexp(-—)=(Jexp(一_)T=—称松弛常数。此"〃"TE式川丁•解释松弛现象。②瓦依特(Voigt)模型：a(t)=Ee+r/—此式用于描述蠕变回复、弹性后效和弹性记忆等过程。dt模型的导出过程:1.Maxwel1模型的导出:根据胡克定律、牛顿黏性定律有b=Egdecr=77dtE对串联型冇da/dt.rE=0dt空=血+如=0；dtdtdt•di得对上式积分：6旳(-自)令厂訴式即为麦沖模型公式。2.Voigt模型的导出:AAA/"—根据胡克定律、牛顿黏性定律心

6、轨，s并联型冇£=Sx=£i厂6+6a(t)=£6*4-7—dt第三节晶体的塑性变形1.单晶体的塑性变形单晶体的常温和低温变形方式有：滑移、李生、扭折；禹温变形有：扩散性变形和晶界滑动与移动(多指多晶体)。滑移对滑移带和滑移线的观察解释晶体教性变形的不均匀性；一个滑移而和此而上的一个滑移方向合起來叫做一个滑移系；滑移的临界分切应力：当外力的分切应力达到一个临界值，某一滑移系会优先发生滑移，此分切应力即为滑移的临界分切应力。滑移变形的特点：①非均匀性切变；②晶面滑动过程中伴随有晶面转动。F滑移的临界分切应力定律：=—COS0COS/

7、1=0-COS^COS/l☆■Abj正应力/宏观起始屈服强度，coscos2为施密特因子，0为F与滑移面法向的夹角•2为滑移方向与F的夹角。说明：滑移的临界分切应力是一个真实反映单晶体受力起始屈服的物理最。其数值与晶体的类型、纯度及温度等因素冇关。多系滑移：在两组或两组以上的滑移而上同时进行的滑移现象。单晶体滑移过程中的晶面滑动现象：①单晶体受拉伸吋，滑移而向平行与轴向方向移动；②单晶体受压变形时，滑移面向垂直于轴向方向移动。滑移的位错机制：☆晶体滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分沿滑移而作刚性运动，而是借助于位错在滑移而上的运

8、动來逐步进行的。位错运动的阻力：点阵阻力（P-N力）、位错交互作用力、位错交割产生的扭折和制阶对位错的定扎作用、位错与其它晶体间的交互作用。P-N力计算：☆2G丫2屈、2Gr2加匕%厂口现［-碍］=口exp［-〒］式中：d：滑移面间距；b：滑移方向