材料科学基础第八章.ppt

第三节 滑移与孪晶变形塑性变形的主要方式：滑移，孪生，扭折一滑移观察1 滑移：在切应力作用下，晶体的一 部分相对于另一部分沿着一 定的晶面（滑移面）和晶向 （滑移方向）产生相对位移， 且不破坏晶体内部原子排列 规律性的塑变方式滑移变形具有以下特点：(1）滑移在切应力作用下产生（2）滑移沿原子密度最大的晶面和晶向发生（3）滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍,（2）滑移系 滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合 滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的滑移方向的个数）,,,,,,(1),（2）滑移系 滑移系数目与材料塑性的关系 一般滑移系越多，塑性越好； 与滑移面密排程度和滑移方向个数有关； 与同时开动滑移系数目有关（k）四 孪晶变形（1）孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分 沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取 向的镜面对称关系 孪生面 bcc{112},fcc{111},hcp{1012}（2）孪生的晶体学 孪生方向bcc,fcc,hcp 孪晶区,,,,,肖克莱不全位错的柏氏矢量 ，,实质上就是一个肖克莱不全位错的移动。

3）孪生变形的特点,第四节 单晶体的塑性变形一施密特定律,k取决于金属的本性，不受，的影响； 或＝90时，s ；s的取值 ，＝45时，s最小，晶体易滑移； 软取向：值大；取向因子：coscos 硬取向：值小二单滑移、多滑移和交滑移1、滑移的分类单滑移：双滑移：多滑移：在多个（>2）滑移系上同时或交替进行的滑移交滑移:指两个或多个滑移面沿一个滑移方向的滑移2、等效滑移系：各滑移系的滑移面和滑移方向与力轴夹角分别相等的一组滑移系交滑移 （1）交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移2）bcc:{110},{112},{123}——[111] （3）机制 螺位错的交滑移：螺位错从一个滑移面转移到与之相交的另一滑移面的过程； 螺位错的双交滑移：交滑移后的螺位错再转回到原滑移面的过程4 滑移的表面痕迹 单滑移：单一方向的滑移带； 多滑移：相互交叉的滑移带； 交滑移：波纹状的滑移带二、晶粒大小对材料强度与塑性的影响 a 晶粒越细，强度越高(细晶强化：霍尔－配奇公式)s=0+kd-1/2 原因：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大。

（有尺寸限制）   晶粒越多，变形均匀性提高由应力集中 导致的开裂机会减少，可承受更大的变 形量，表现出高塑性 b 晶粒越细，塑韧性提高 细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易 萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂 过程中可吸收较多能量,表现高韧性·（3）固溶强化的机制：溶质原子与位错的：化学交互作用 电交互作用 几何交互作用弹性交互作用——柯氏气团对位错的钉扎作用应变时效？,退火：经塑性变形后的金属再进行加热称为退火退火的目的：为了恢复与提高金属的塑性，或获得某种要求的使用性能三 回复退火的应用 1回复机制与性能的关系 内应力降低:弹性应变基本消除; 硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细； 电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低。

2去应力退火 降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度后，在原来的组织中产生了无畸变的新晶粒，而且性能恢复到变形以前的完全软化状态，这个过程称为再结晶一 再结晶的形核与长大   驱动力：畸变能差 2 长大 方式:晶核向畸变晶粒扩展,至新晶粒相互接触 注：再结晶不是相变过程二 再结晶动力学 （1）再结晶速度与温度的关系v再＝Aexp(-QR/RT) （2）规律 有孕育期; 温度越高,变形量越大孕育期越短;在体 积分数为0.5时速率最大，然后减慢四 影响再结晶的因素1 退火温度温度越高，再结晶速度越大2 变形量变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行3 原始晶粒尺寸晶粒越小，驱动力越大,再结晶温度降低；晶界越多，有利于形核4 微量溶质元素阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶5 第二分散相间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。

五 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图）1 变形量（图）存在临界变形量，生产中应避免临界变形量2 原始晶粒尺寸晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多， 使晶粒细化3 合金元素和杂质增加储存能，阻碍晶界移动，有利于 晶粒细化4 温度变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶 粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大驱 动 力：界面能差. 长大方式： 正常长大； 异常长大（二次再结晶）.,,第十二节 晶粒长大,一 晶粒的正常长大 1 正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大 它是一个晶界移动的过程，晶界能否迁动取决于两个因 素：第一有无足够的驱动力，第二晶界有无足够的迁移率 2 驱动力：界面能差界面能越大，曲率半径越小，驱 动力越大 (长大方向是指向曲率中心,而再结晶晶核的长大方向相反.),一 晶粒的正常长大4 影响晶粒长大的因素(1)温度温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化2)分散相粒子阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率一 般有晶粒稳定尺寸d和第二相质点半径r、体积分数的 关系：d=4r/3(3)杂质与合金元素。

气团作”钉扎晶界,不利于晶界移动 (4)晶粒位向差小角度晶界的界面能小于大角度晶界， 因而前者的移动速率低于后者。