材料的塑性变形.ppt

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1、第五章材料的变形§5－1材料的弹性变形一、弹性变形的本质原子受力偏离其平衡位置,外力去除后，原子恢复其原来的平衡位置弹性变形是指外力去除后能够完全恢复的那部分变形二、弹性变形的特征和弹性模量1)弹性变形是可逆变形。2)应力与应变之间服从虎克（Hooke）定律。：材料泊松比，表示侧向收缩能力3)弹性变形量随材料的不同而异。4)工程上，弹性模量是材料刚度的度量三、弹性的不完整性加载线与卸载线不重合、应变的发展跟不上应力的变化。1．包申格效应材料经预先加载产生少量塑性变形（小于4％），而后同向加载则σe升高，反向加载则σe下降。弹性后效在弹性极限σe范围内，应变滞后于外加应力，并和时间有关弹性滞

2、后应变落后于应力，在应力-应变曲线上使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线4.黏弹性黏性流动是指非晶态固体和液体在很小外力作用下便会发生没有确定形状的流变，并且在外力去除后，形变不能回复。§5－2单晶体的塑性变形一、单晶体的塑性变形（一）滑移1．滑移现象滑移：晶体的一部分相对另一部分滑动一个或若干个原子间距，造成晶体的永久变形2.滑移系滑移是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”滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系3.滑移的临界分切应力当外力在某一滑移系中的分切应力达到一定临界值时，该

3、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。称为取向因子，也称Schmid因子分切应力临界分切应力a)与滑移系及取向因子有关b)当滑移方向位于外力方向与滑移面法线所组成的平面上，此时，取向因子写为时，取向因子最大,最小，这种取向称为软取向，反之称为硬取向c）是一个真实反应晶体受力开始屈服的物理量，取决于晶体中原子结合力4.滑移时晶面的转动拉伸时转动结果：a)滑移面逐渐趋向轴向，b)滑移方向逐渐趋向最大切应力方向。c)试样两端受到夹头限制，会出现晶面弯曲5．多系滑移出现两组或多组滑移线6.交滑移滑移线出现折线6．滑移的位错机制点阵阻力位错与位错的交互作用产生的阻力运动位错交截

4、后形成的扭折和割阶位错与其他晶体缺陷如点缺陷，其他位错、晶界和第二相质点等交互作用产生的阻力是纯刃型位错，滑移面为（001）Lomer-cottrell位错（二）孪生1.孪生变形过程晶体的一部分相对另一部分在切应力作用下，沿特定的晶面与晶向产生一定角度的均匀切变2．孪生的特点临界切应力要比滑移时大得多以爆发方式和极高速度形成孪晶对晶体变形的贡献较小3．孪晶的形式变形孪晶生长孪晶退火孪晶4．孪生的位错机制二、扭折三、单晶体的应力－应变曲线Ⅰ阶段—易滑移阶段Ⅱ阶段—线性硬化阶段Ⅲ阶段—抛物线型硬化阶段逐渐下降§8－3多晶体的塑性变形1．晶粒取向的影响相互制约和协调性5个独立的滑移系2．晶界的影

5、响室温下晶界对滑移具有阻碍效应霍尔—佩奇（Hall-Petch）公式:T大于0.5Tm时，晶界弱化§8－4合金的塑性变形单相固溶体合金多相合金一、单相固溶休合金的塑性变形1.固溶强化1）整个应力一应变曲线的水平提高2）加工硬化速率增大2.影响固溶强化效果的因素1)原子数分数越高，强化作用也越大2)原子尺寸相差越大，强化作用也越大3)间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果4)价电子数相差越大，固溶强化作用越显著3.屈服现象与应变时效二、多相合金的塑性变形第二相粒子尺寸与基体晶粒尺寸属同一数量级，称为聚合型；如果第二相粒子十分细小，并且弥散地分布在基体晶粒内，称为弥散分布型。1．聚合型

6、合金的塑性变形两相晶粒尺寸属同一数量级，且都为塑性相时，则合金的变形能力取决于两相的体积分数。如果两相中一个是塑性相，而另一个是硬脆相时，则合金的机械性能主要取决于硬脆相的存在情况。（a）第二相粗大：变形只在基体中，第二相易破碎或周围产生裂纹，合金强度塑性不好。（b）第二相连续分布在晶界上，合金很脆。2．弥散分布型合金的塑性变形（1）不可变形粒子的强化作用位错绕过障碍物的机制通常称为奥罗万机制，它已被实验所证实。适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的情形。（2）可变形微粒的强化作用切割机制：适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形强化作用：A位错切过粒子后产生新的界面，提高了界面能。B若

7、共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加应力。C由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。D由于粒子的层错能与基体的不同，扩展位错切过粒子时，其宽度会产生变化，引起能量升高，从而强化。E由于基体和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位错线切过粒子时必然产生一割阶，而割阶会妨碍整个位错线的移动。§7－5塑性变形对材料组织与性能的影响一、显微组织