文档介绍：第八章
晶体的塑性形变
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引言
•研究金属形变的意义;
材料的强度和塑性是两个重要的力学性能,它决定了零构件的
加工成形的工艺性能,同时又是零构件的重要使用性能。
材料的力学性能是结构敏感的,它和材料的组织和结构有密切
关系,如晶体缺陷密度。
塑性形变的主要机制是滑移,滑移的临界分切应力可作为起始
塑性形变切应力的估计,它取决于位错源开动所需的力以及位
错运动所需克服的P-N力等阻力。起始塑性形变所需要的切应力
越高,晶体材料的屈服强度越高。
•本章涉及的内容顺序;
滑移/起始塑性流变和加工硬化/孪生和扭折/多晶体/形变
织构等。
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滑移的进一步讨论
•关于临界分切应力
位错核心结构对晶体的塑性变形
影响很大。只有位错核心在
滑移面上是二维分布的场合,
及HCP在基面滑移的
金属,才遵守Schmid定律,且
临界分切应力与温度的相关性
不大。位错核心不在滑移面二
维分布时,螺位错核心
以及HCP在棱柱面滑移的螺位错
的核心作非共面扩展,这时
偏离Schmid定律,并且临界
分切应力与温度的相关性很大。
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位错核心结构对
塑性变形的影响
螺位错核心的非
共面扩展的难易
能
量
tc与温度的关系
t 对温度敏感
tc对温度不敏感 c
tc对温度的相关性及对应的位错能示意图 4
•交滑移
两个或多个滑移面共同按1个滑移方向滑移称交滑移。
交滑移形成的滑移线(带)是折线形状。
交滑移不是几个面“同时”,而是“顺序”滑动。
铝
Fe-3%Si
对低层错能材料,位错很难交滑移,位错运动是平面型的,称
平面滑动。对高层错能材料,位错容易交滑移,滑移线呈波纹
状,称波纹滑动。交滑移容易与否,对材料的应变硬化有很大
的影响。层错能越低,位错不易通过交滑移越过遇到的障碍,
从而加大了应变硬化。 5
轜
•多系滑移
当外力的取向使2个或多个滑移系上的分切应力均达到临界
分切应力值时,这些滑移系可以同时开动而发生多系滑移。
结构为例讨论力轴在不同取向下发生的多系滑移。
fcc结构的(001)标准极射赤面图----滑移系的寻找方法
把3个{001}面的极点标为w,
把6个<110>滑移方向的极点分
别标上I、II、III、IV、V、VI;
把4个{111}滑移面分别标上A、
B、C、D记号。
则一滑移系可表示为:BIV
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开动的具体滑移系及数目与力轴的关系:
三角形内:1个;边上:2个;2次轴上:4个;
三次轴上:6个;4次轴上:8个;
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发生多系滑移时,在抛光表面看到不止一组的滑移线,
而是两组或多组交叉的滑移线。由于多个滑移系开动,
位错交截产生割阶及位错带着割阶运动等原因使位错
运动阻力增加,因而强度也增加。
外力轴处于只有1个滑移系开动的取向,材料的强度是比
较低的,这样的取向称为软取向;
外力轴处于易多滑移的取向称为硬取向。
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拉伸和压缩时晶体的转动
若晶体在拉伸时不受约束,滑移时各滑移层会象推开扑克牌
那样一层层滑开,每一层和力轴的夹角χ0保持不变。但在实
际拉伸中,夹头不能移动,这迫使晶体转动,在靠近夹头处
由于夹头的约束晶体不能自由滑动而产生弯曲,在远离夹头
的地方,晶体发生转动,转动的方向是使滑移方向转向力轴。
拉伸时
滑移方向||拉伸轴
无约束时有约束时--导致转动
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压缩时压缩面^压缩轴
滑移时晶体发生转动,使晶体各部分相对外力的取向不断改变,
各滑移系的取向因子也发生变化。如果起始取向χ0和λ0大于45°
,在转动时取向因子加大,出现软化,这种软化称几何软化。
转动使χ1和λ1小于45°,取向因子又重新减小,出现硬化,这
种硬化称几何硬化。
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