《材料成型金属学》教学资料：金属学.docx

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1、1点缺陷：空位，间隙原子，杂质原子效果：①提高材料的电阻②加快原子的扩散迁移③形成其他晶体缺陷④改变材料的力学性能线缺陷：刃型位错，螺型位错，混合位错面缺陷：小角度晶界，大角度晶界，晶界面2刃型位错和螺型位错的区别刃型位错螺型位错多余半原子面有无滑移面唯一不唯一柏氏矢量与位错线垂直平行滑移，攀移均可只能滑移交滑移不可以可以3滑移和攀移的区别滑移攀移位错类型刃型位错和螺型位错刃型位错保守运动（体积不变）是否驱动力切应力正应力空位扩散无有4刃型位错应力场分布175位错应变能E=KGb2线张力与位错能在数值上相等T=KGb2位错线的向心恢复力f6点

2、阵阻力，通过公式说明问题派纳力式中，b为柏氏矢量的模，G：切变模量，v：泊松比W为位错宽度，W=a/1-v，a为滑移面间距1）通过位错滑动而使晶体滑移，τp较小,设a≈b，v约为0.3，则τp为（10-3~10-4）G，仅为理想晶体的1/100~1/1000。2）τp随a值的增大和b值的减小而下降。在晶体中，原子最密排面其面间距a为最大，原子最密排方向其b值为最小，可解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。3）τp随位错宽度减小而增大。强化金属途径：一是建立无位错状态，二是引入大量位错或其它障碍物，使其难以运动。7

3、位错在应力场中的受力（P25）8位错间的交互作用：两个位错间的作用力实质上就是一个位错的弹性应力场对另一个位错所产生的作用力9位错与溶质原子的交互作用：溶质原子是一种点缺陷，由于溶质原子与溶剂原子的体积不同，晶体中的溶质原子会使其周围晶体发生弹性畸变，而产生应力场。位错与溶质原子的交互作用会引起溶质原子向位错线集聚，位错线附近云集溶质原子，形成了溶质原子气团或溶质原子云。也称柯氏气团。10位错的交割：割阶，扭折1711位错的增殖：位错的增殖机制：单轴双轴双轴增殖过程：6步图上少一步12位错的积塞：滑移面上的障碍物（晶界等）阻碍位错运动，使同一

4、位错源发出的同号位错先后被障碍物阻塞，形成了位错塞积群。应变硬化的方式之一13金属晶体中的位错：堆垛层错：抽出，插入面心立方晶体中的位错：b=<110>特征位错b=<112>肖克来半位错b=<111>弗兰克半位错14位错反应：两个条件：几何条件（对应值相等），能量条件（反应前位错能大于反应后位错能）判定：先通过几何求位错再判定能量条件15滑移时临界切应力：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，该滑移系方可首先发生滑移，该分切应力称为滑移的临界分切应力τc=σscosφcosλcosψcosλ称取向因子当滑移面法线方向、滑移方向与

5、外力轴三者共处一个平面，λ=φ=45º时，取向因子最大，cosφcosλ=1/2，此取向最有利于滑移，称此取向为软取向。处于软取向的滑移系首先发生滑移。当外力与滑移面平行或垂直时（φ=90º或φ=0º），则σs→∞，晶体无法滑17移，称此取向为硬取向影响临界切应力的因素：金属的种类、化学成分、组织结构、变形温度、变形速度和预变形程度等金属种类：原子间结合力↑，位错移动的点阵阻力↑，τc↑化学成分：溶质原子产生固溶强化，位错运动受阻。不同溶质原子固溶强化效应不同：①质原子的原子数分数越大，强化作用越大；②溶质原子与基体金属原子尺寸相差越大，强化

6、作用越大；③间隙型溶质原子比置换原子有更大固溶强化作用变形温度：温度↑，τc↓，因为原子动能增大，原子间结合力减弱；但高温（熔点）时，温度↑，τc不变变形速度：速度↑，τc↑，因为单位时间内必须使更多位错线移动，加工硬化率较快；对变形速度的依赖性极弱变形方式、组织结构（加工和处理状态）等16滑移的基本类型：单滑移：外加切应力>τc,开动一组滑移系；发生在滑移系较少或塑性变形开始阶段。特征：表面平行的滑移线所形成的滑移带;多滑移：多个滑移系同时开动；加工硬化。特征：两组或多组交叉的滑移线；交滑移：螺位错滑移受阻时，离开原滑移面沿另一晶面继续滑移

7、，滑移方向和大小不变。变形温度越高，变形量越大，交滑移越显著。特征：折线或波纹状滑移线17孪生：形成孪晶的过程：晶体在切应力的作用下,一部分沿一定的晶面和一定的晶向相对于另一部分发生的均匀切变；这种切变未使晶体点阵类型发生改变，变为与未切变区晶体呈镜面对称的取向；塑性变形的另一种重要方式，常作为滑移不易进行时的补充。现象：透镜状或片状18孪晶的位错机制：由肖克莱不全位错运动扫过相继的层面造成的均匀切变1719不对称转变：扭折带（扭折带的作用：协调变形，促进变形）、变形带（取向转动不同于扭折带,不是突变,而是渐变.转动程度取决于变形量.形貌不同

8、于滑移带,形状不规则）形变带形成的位错示意图20孪晶和滑移的区别：1721高温蠕变：金属材料在一定的温度和应力下，随时间的延续所发生的缓慢、连续的塑性变形现象，称为