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《金属材料》的教学案 第三章金属的塑性变形和再结晶.doc

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《金属材料》的教学案 第三章金属的塑性变形和再结晶.doc

上传人:kh6797 2022/1/23 文件大小:9.58 MB

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《金属材料》的教学案 第三章金属的塑性变形和再结晶.doc

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文档介绍

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...、滑移方向及滑移系
前面的分析知道,晶体上的滑移带分布是不均匀的,即塑性变形时,位错只沿一定的晶面和一定的晶向移动,〔并不是沿所有的晶面和晶向都能移动的〕,这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向,并且这些晶面和晶向都是晶体中的密排面和密排方向,因为密排面之间和密排方向之间的原子间距最大,其原子之间的结合力最弱,所以在外力作用下最易引起相对的滑动。不同金属的晶体构造不同,其滑移面和滑移方向的数目和位向不同,一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个
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“滑移系〞,所以不同晶体构造的金属,其滑移系的数目不同,如体心立方12个,面心立方12个,密排六方12,且滑移系的数目越多那么金属的塑性愈好,反之滑移系数愈少,塑性不好,且一样滑移系数目一样时,滑移方向数越多,越易滑移,塑性越好。
每种晶体中都有不止一个的滑移系,受力以后哪个滑移系先滑动呢?研究说明,只有与外力接近45°取向的滑移系,才具有较大的切应力,这样的滑移系在外力作用下易于优先产生滑移,通常把这种处于有利的滑移位向称为“软取向〞,反之,远离45°的滑移系称为“硬取向〞。

单晶体试样在拉伸实验时〔如图3-3〕,除了沿滑移面产生滑移外,晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程,当滑移面上、下两局部发生微小滑移时,试样两端的拉力不再处于同一直线上,于是在滑移面上形成一力偶,使滑移面产生以外力方向为转向,趋向于与外力平行的转动。

可见在滑移过程中,由于晶体的转动,晶体的位向会发生变化,原来处于软取向滑移系,逐渐转向硬取向,使滑移困难,这种现象“取向硬化〞,相反,原来的硬向的滑移系,将逐步趋于软位向,易于滑移,称为“取向软化〞。可见在滑移过程中“取向软化〞和“取向硬化〞是同时进展的。
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二、多晶体金属的塑性变形
工程上使用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒组成的多晶体,因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进展的,但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的,晶粒的位向和晶界对变形有很大的影响,所以多晶体塑性变形较单晶体复杂。
多晶体金属的塑性变形与单晶体比拟,并无本质的差异,即每个晶粒的塑性变形仍以滑移等方式进展。但由于晶界的存在和每个晶粒中晶格位向不同,故在多晶体中的塑性变形比单晶体复杂得多。

图3-4 拉伸试样变形示意图
有人利用仅由两个晶粒构成的试样来进展拉伸试验,经过变形后会出现明显的所谓“竹节〞现象〔如图3-4〕,即试样在远离夹头和晶界的晶粒中部会出现明显的缩颈,而在晶界附近那么难以变形。该明晶界附近变形抗力大。原因在于晶界附近为两晶粒晶格位向的过渡之处,晶格排列紊乱,加之该处的杂质原子也往往较多,也增大其晶格畸变,因而使该处在滑移时位错运动的阻力较大,难以发生变形。此外,不仅晶界的存在会增大滑移抗力,而且因多晶体中各晶粒晶格位向的不同,也会增大其滑移抗力,因为其中任一晶粒的滑移都必然会受到它周围不同晶格位向晶粒的约束和障碍,各晶粒必须相互协调,相互适应,才能发生变形。因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体。
可见,金属的塑性变形抗力,不仅与其原子间的结合力有关,而且还与金属的晶粒度有关,即金属的晶粒愈细,金属的强度便愈高。因为金属的晶粒愈细,其晶界总面积愈大,每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多,对塑性变形的抗力也愈大。
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