北京科技大学材料科学基础A第5章-材料的形变与再结晶课件.ppt

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1、材料科学基础材料科学基础第五章材料的形变与再结晶第一节应力与应变一、真实应力-应变曲线作用力PP真实应力si=━━━━━━━━━si=━━瞬时实际截面积AiAi瞬时真应变总的真应变si~e真应力-应变曲线OP━纯弹性应变阶段P━弹性极限PF━弹性加范性应变阶段F━断裂点第一节应力与应变二、工程应力-应变曲线拉伸实验测量值：工程应力：工程应变：A0━试样原始截面积L0━试样原始长度P━作用力、载荷L━拉伸试样的长度Af━断裂处试样的横截面积Lf━断裂时试样的标距长度第一节应力与应变真实应力si、应变e与工程应力s、应变e之间的换算（适用于均匀形变阶段）第

2、二节弹性形变一、弹性形变的宏观定律虎克定律—在应变不很大的情况下，应力与应变多成线性关系。单向拉伸的简单条件下,真实正应力si与真实应变e的关系为:si=cec—弹性模量单向切变的简单条件下,真实切应力t与真实切应变g的关系为:t=c’gc’—切变弹性模量采用工程应力与工程应变时：s=EeE—弹性模量、杨氏模量≠cτ=GgG—切变弹性模量≠c’波松比(ν)：表示纵向形变与横向形变间的比值关系第二节弹性形变二、弹性应变能形变功dW=pdL=siAidL=siVdL/L=siVde=cVedep/Ai=siAiL=Vde=dL/Lσi=ce单位体积

3、储存的弹性能：若用工程应力、应变表示：切应变条件下：第二节弹性形变三、影响弹性形变的内在因素原子间结合力的大小，反映在弹性模量上(弹性模量的大小表征原子结合力的大小)在原子平衡位置附近，原子间的作用力与位移为直线关系，决定了晶体的弹性应变与应力近似于直线关系。单晶体原子排列具有方向性、弹性模量也具有方向性沿原子线密度最大的方向，弹性模量也最大。多晶体各晶粒的晶体学相对取向不同，强弱互补，弹性模量的方向性表现不出来，介于最大值与最小值之间。弹性模量是属于结构不敏感的性能。第三节范性形变的表象一、范性形变的宏观特征范性形变的宏观表现—物体的外形或尺寸发生

4、了永久变化。拉伸试样：弹性形变→范性形变→颈缩→继续形变→断裂si=cesi=c*e+s0一般n<1应力随应变的增量(ds/de)即曲线的斜率，称为加工硬化系数。ds/de=knen-1si=ken强化系数应变硬化指数第三节范性形变的表象二、范性形变在显微组织中的反映1.晶粒外形的变化晶粒外形变化趋势大体上与工件宏观流变的趋势相符合：单向拉伸情况下，晶粒沿拉力轴的方向伸长单向压缩情况下，晶粒沿垂直于压力轴的方向伸展各晶粒各自独立又相互协调地形变：软者变化大，硬者变化小，应力和应变得以传递。2.晶粒内部的变化滑移带孪生带一系列线条状的或带状的组织特

5、征形变带波纹状枣核状第四节单晶体的滑移滑移是晶体形变最普遍的基本过程之一。滑移是晶体的两部分之间沿着一定的晶面（滑移面）和一定的晶向（滑移方向）而发生的一种相对切变。这种切变既不改变晶体的点阵类型，也不影响晶体的取向，只是在晶体表面出现了一系列的台阶状的痕迹。第四节单晶体的滑移一、滑移机理晶体滑移的元过程—位错的运动位错沿某一晶面逐点扫过晶体时，晶体的两部分也就沿这个晶面逐步发生了滑移。刃型位错线运动的方向是和滑移方向相平行位错线与柏氏矢量垂直，滑移面由位错线和柏氏矢量唯一决定。正、负型刃位错的运动方向正好相反螺型位错线运动的方向是和滑移方向相垂直位错

6、线与柏氏矢量平行，滑移面无法唯一确定。左、右型螺位错的运动方向正好相反第四节单晶体的滑移正刃型位错引起滑移刃型位错线负刃型位错引起滑移左螺型位错引起滑移螺型位错线右螺型位错引起滑移第四节单晶体的滑移二、晶体的滑移面和滑移方向滑移面：晶体的滑移大多优先发生在原子密度最大的面上。原子密度大的晶面，面间距也大，晶面滑移阻力小，滑移量小，所需的能量也小。滑移方向：滑移易于优先沿原子线密度最大的晶向进行。沿最密集方向切变一个原子间距，做功最小。第四节单晶体的滑移三、滑移系滑移系：晶体中一个可滑移的晶面和其上一个可滑移的晶向合称一个滑移系，用{khl}表

7、示。面心立方晶体最可能发生滑移的晶面为{111}共四组：(111)(111)(111)(111)每个面上有三个密集方向如：(111)[110][011][101]潜在滑移系共有4×3=12个第四节单晶体的滑移体心立方晶体最可能发生滑移的晶面{110}，其次是{112}和{123}最可能发生滑移的晶向<111>{110}晶面族包含6组晶面，各有2个<111>滑移方向；{112}晶面族包含12组晶面，各有1个<111>滑移方向；{123}晶面族包含24组晶面，各有1个<111>滑移方向。潜在滑移系：62+121+241=48，其中前12个较普遍。第

8、四节单晶体的滑移密集六方晶体轴比c/a>=1.633时：可滑移系为{0001}(密集面，1组)