材料科學(xué)基礎(chǔ)第六章1ppt課件

1、第六章第六章 塑性變形塑性變形 機(jī)械零件在加工或使用時(shí)都會(huì)發(fā)生變形，機(jī)械零件在加工或使用時(shí)都會(huì)發(fā)生變形，材料對(duì)變形的承受能力直接關(guān)系到零件的材料對(duì)變形的承受能力直接關(guān)系到零件的使用壽命。使用壽命。 本章主要討論金屬材料的變形方式和塑性本章主要討論金屬材料的變形方式和塑性變形機(jī)制，簡(jiǎn)單介紹陶瓷和高分子材料的變形機(jī)制，簡(jiǎn)單介紹陶瓷和高分子材料的變形特點(diǎn)。變形特點(diǎn)。 6.1 金屬的應(yīng)力金屬的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 6.1.1 工程應(yīng)力工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線(以低碳鋼為例以低碳鋼為例) 1 當(dāng)應(yīng)力低于當(dāng)應(yīng)力低于e時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比：時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比：=E E稱為彈性模量，稱為彈性模量， 表示

2、材料的剛性。表示材料的剛性。 此應(yīng)力范圍內(nèi)撤此應(yīng)力范圍內(nèi)撤 去應(yīng)力則變形完去應(yīng)力則變形完 全消失，稱為彈全消失，稱為彈 性變形。性變形。 e稱為彈性極限稱為彈性極限 (elastic limit) 。 2 應(yīng)力超過(guò)應(yīng)力超過(guò)e時(shí)發(fā)生塑性變形，應(yīng)力去除時(shí)發(fā)生塑性變形，應(yīng)力去除后變形部分恢復(fù)。開始發(fā)生塑性變形的最后變形部分恢復(fù)。開始發(fā)生塑性變形的最小應(yīng)力叫屈服極限小應(yīng)力叫屈服極限 (surrender limit) s。對(duì)于無(wú)明顯屈服極限的材料，規(guī)定以產(chǎn)生對(duì)于無(wú)明顯屈服極限的材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力作為屈服極限，以殘余變形的應(yīng)力作為屈服極限，以0.2表示。表示。 3 外力超過(guò)外力超過(guò)s

3、(0.2)后，材料發(fā)生明顯而均勻的后，材料發(fā)生明顯而均勻的塑性變形，要增大應(yīng)變必須提高應(yīng)力。這種隨變塑性變形，要增大應(yīng)變必須提高應(yīng)力。這種隨變形增大，變形抗力也增大的現(xiàn)象叫加工硬化形增大，變形抗力也增大的現(xiàn)象叫加工硬化(strain hardening)或應(yīng)變硬化?；驊?yīng)變硬化。 應(yīng)力達(dá)到應(yīng)力達(dá)到b后，材料均勻變形結(jié)束，后，材料均勻變形結(jié)束， b叫材料叫材料的抗拉強(qiáng)度的抗拉強(qiáng)度(tensile strength )，是材料極限承載，是材料極限承載能力的標(biāo)志。能力的標(biāo)志。 4 應(yīng)力達(dá)到應(yīng)力達(dá)到b時(shí)，材料開始發(fā)生不均勻變形，形時(shí)，材料開始發(fā)生不均勻變形，形成頸縮。應(yīng)力隨之迅速下降，達(dá)到成頸縮。應(yīng)力隨

4、之迅速下降，達(dá)到k時(shí)材料短裂。時(shí)材料短裂。 k叫條件斷裂強(qiáng)度叫條件斷裂強(qiáng)度 (rupture strength ) 。 斷裂后的試樣殘余變形量斷裂后的試樣殘余變形量l=(lk-l0)與原始與原始長(zhǎng)度長(zhǎng)度l0的百分比稱為延伸率的百分比稱為延伸率(percentage of elongtation ) ： =(lk-l0)/l0100% (6-1) 試樣的原始截面積試樣的原始截面積F0和斷裂時(shí)的截面積和斷裂時(shí)的截面積Fk之差與之差與F0的百分比稱為斷面收縮率的百分比稱為斷面收縮率(percentage of area reduction )：=(F0-Fk)/F0100% (6-2) 和和都是材料

5、的塑性指標(biāo)，表示金屬的塑都是材料的塑性指標(biāo)，表示金屬的塑性變形能力。性變形能力。 6.1.2 真應(yīng)力真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線：在實(shí)際拉伸過(guò)程真應(yīng)變曲線：在實(shí)際拉伸過(guò)程中，試樣橫截面在不斷變化，試樣所受的中，試樣橫截面在不斷變化，試樣所受的真應(yīng)力真應(yīng)力S應(yīng)是瞬時(shí)載荷應(yīng)是瞬時(shí)載荷P與瞬時(shí)截面積與瞬時(shí)截面積F的的比值：比值： S=P/F (6-3) 真應(yīng)變?yōu)樗矔r(shí)伸長(zhǎng)量除以瞬時(shí)長(zhǎng)度：真應(yīng)變?yōu)樗矔r(shí)伸長(zhǎng)量除以瞬時(shí)長(zhǎng)度： de=dl/l (6-4) 總應(yīng)變?yōu)椋嚎倯?yīng)變?yōu)椋?e=de=ll0dl/l=lnl/l0=ln(1+) (6-5) 圖圖6-2為真應(yīng)力為真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。真應(yīng)變曲線。 與工程應(yīng)力與工程應(yīng)力-應(yīng)

6、變曲線的區(qū)別是：試樣產(chǎn)生頸縮以應(yīng)變曲線的區(qū)別是：試樣產(chǎn)生頸縮以后，盡管外加載荷已經(jīng)下降，但真應(yīng)力仍在升高后，盡管外加載荷已經(jīng)下降，但真應(yīng)力仍在升高(截面收縮速率大于載荷下降速率截面收縮速率大于載荷下降速率)，直到，直到Sk，試，試樣斷裂。樣斷裂。 Sk稱材料的斷裂強(qiáng)度稱材料的斷裂強(qiáng)度( rupture strength)。 一般把均勻塑性變形階段的真應(yīng)力一般把均勻塑性變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線稱真應(yīng)變曲線稱為流變曲線為流變曲線(flow curve)，其關(guān)系為：，其關(guān)系為： S=ken (6-6) n稱為形變強(qiáng)化指數(shù)。密排六方的稱為形變強(qiáng)化指數(shù)。密排六方的n較小，體心立較小，體心立方，特別是

7、面心立方的方，特別是面心立方的n較大。較大。 6.2 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 材料通常是多晶體，多晶體變形與每個(gè)晶粒的材料通常是多晶體，多晶體變形與每個(gè)晶粒的變形密切相關(guān)。變形密切相關(guān)。 單晶體常溫塑性變形的主要方式有滑移和孿生單晶體常溫塑性變形的主要方式有滑移和孿生兩種。兩種。 6.2.1 滑移滑移 6.2.1.1 滑移現(xiàn)象：將滑移現(xiàn)象：將 一塊單晶體進(jìn)行一定一塊單晶體進(jìn)行一定 的塑性變形后，原來(lái)的塑性變形后，原來(lái) 拋光的表面會(huì)出顯許拋光的表面會(huì)出顯許 多平行的線條。多平行的線條。 這些平行線條稱為滑移帶。每一條滑移帶這些平行線條稱為滑移帶。每一條滑移帶都是由許多聚集在一起的相互平

8、行的滑移都是由許多聚集在一起的相互平行的滑移線組成，每一條滑移線都對(duì)應(yīng)一個(gè)小臺(tái)階。線組成，每一條滑移線都對(duì)應(yīng)一個(gè)小臺(tái)階。臺(tái)臺(tái) 階間距大約階間距大約 為幾十納米，為幾十納米， 高度約為幾高度約為幾 百納米。百納米。 X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)：射線衍射分析發(fā)現(xiàn)： 1 變形晶體的結(jié)構(gòu)類型并未改變，滑移線兩變形晶體的結(jié)構(gòu)類型并未改變，滑移線兩側(cè)的晶向也沒變。即晶體的滑移是晶面間側(cè)的晶向也沒變。即晶體的滑移是晶面間的平移滑動(dòng)，滑動(dòng)結(jié)果在表面留下滑移臺(tái)的平移滑動(dòng)，滑動(dòng)結(jié)果在表面留下滑移臺(tái)階。階。 2 滑移的分布不均勻，只集中于某些晶面，滑移的分布不均勻，只集中于某些晶面，而相鄰兩條滑移線之間的晶體沒有滑移。而相

9、鄰兩條滑移線之間的晶體沒有滑移。 *由于四軸晶系中由于四軸晶系中ai組合的不獨(dú)立性，任意組合的不獨(dú)立性，任意兩個(gè)兩個(gè)a基矢的合成矢量都是剩余基矢的負(fù)數(shù)，基矢的合成矢量都是剩余基矢的負(fù)數(shù)，如如: a2+a3=-a1, 如果要用晶向指數(shù)表示如果要用晶向指數(shù)表示a1方向方向,就必須選擇就必須選擇a1的模長(zhǎng)使其合成矢量不的模長(zhǎng)使其合成矢量不為為0 (通常選通常選1), 于是有于是有: a1: 2110; 其余類推。其余類推。 結(jié)論：結(jié)論： 1 滑移面總是晶體的密排面，滑移方向也總滑移面總是晶體的密排面，滑移方向也總是晶體的密排方向。這是因?yàn)槊芘琶嬷g是晶體的密排方向。這是因?yàn)槊芘琶嬷g的面間距大，滑移

10、阻力的面間距大，滑移阻力(派納力派納力)??；密排方?。幻芘欧较蛟用芏却?，移動(dòng)距離短。向原子密度大，移動(dòng)距離短。 2 每一種晶格類型都具有特定的滑移系。面每一種晶格類型都具有特定的滑移系。面心立方金屬為心立方金屬為12個(gè)：個(gè)：111；密排六；密排六方金屬有方金屬有3個(gè)：個(gè)：(0001)；體心立方?jīng)]；體心立方?jīng)]有明顯密排面，可能的滑移系有明顯密排面，可能的滑移系48個(gè)：個(gè)：110,112,123. *派納力：派納力：Peierls-Nabarro力，位錯(cuò)滑移臨力，位錯(cuò)滑移臨界切應(yīng)力。界切應(yīng)力。 P=2G/(1-)exp-2a/(1-)b 式中：式中：b為柏氏矢量；為柏氏矢量； G為切變模量；為切

11、變模量； 為泊松比；為泊松比； a為滑移面間距。為滑移面間距。 從此式可以看出：面間距從此式可以看出：面間距a越大派納力越??；越大派納力越??；柏氏矢量柏氏矢量b越小派納力越小。越小派納力越小。 滑移系在一定程度上決定了金屬塑性的好滑移系在一定程度上決定了金屬塑性的好壞。如面心立方和體心立方金屬的塑性好壞。如面心立方和體心立方金屬的塑性好于密排六方金屬。但在相同條件下，金屬于密排六方金屬。但在相同條件下，金屬塑性好壞還取決于滑移面原子密排程度及塑性好壞還取決于滑移面原子密排程度及滑移方向的數(shù)目等因素。如滑移方向的數(shù)目等因素。如-Fe有有48個(gè)滑個(gè)滑移系，但滑移方向只有兩個(gè)移系，但滑移方向只有兩個(gè)

12、(不區(qū)別正反不區(qū)別正反)，比面心立方比面心立方(3個(gè)個(gè))少，而且滑移面的密排程少，而且滑移面的密排程度也較低，所以其塑性要比鋁，銅等面心度也較低，所以其塑性要比鋁，銅等面心立方金屬差。立方金屬差。 6.2.1.3 臨界分切應(yīng)力：滑移在切應(yīng)力作用下發(fā)生。臨界分切應(yīng)力：滑移在切應(yīng)力作用下發(fā)生。晶體中某滑移系是否滑動(dòng)，取決于該方向上的分晶體中某滑移系是否滑動(dòng)，取決于該方向上的分切應(yīng)力是否達(dá)到臨界值。切應(yīng)力是否達(dá)到臨界值。 有一截面積為有一截面積為A的圓柱形單晶，受軸向拉力的圓柱形單晶，受軸向拉力P的作的作用。拉伸軸與滑移面法向用。拉伸軸與滑移面法向ON的的 夾角為夾角為，與滑移方向，與滑移方向OT的

13、的 夾角為夾角為。則。則P在滑移方向的在滑移方向的 分力為分力為Pcos，而滑移面的，而滑移面的 面積為面積為A/cos，P在滑移方在滑移方 向的分切應(yīng)力：向的分切應(yīng)力： =(Pcos)/(A/cos) =Pcoscos/A=0coscos。 當(dāng)外力當(dāng)外力P一定時(shí)，作用在滑移系上的分切應(yīng)一定時(shí)，作用在滑移系上的分切應(yīng)力與晶體受力的位向有關(guān)。當(dāng)力與晶體受力的位向有關(guān)。當(dāng)0=s(屈服屈服極限極限)時(shí)，晶體開始滑移，此時(shí)滑移方向的時(shí)，晶體開始滑移，此時(shí)滑移方向的分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力k ： k=scoscos 令：令：m=coscos，那么：，那么： k=sm 或：或：s=

14、k/m (6-7) m稱為取向因子或斯密特稱為取向因子或斯密特(Schmid)因子。因子。m越大，分切應(yīng)力越大，越有利于滑移。越大，分切應(yīng)力越大，越有利于滑移。 當(dāng)滑移面法線、滑移方向和外力軸處于同當(dāng)滑移面法線、滑移方向和外力軸處于同一平面且一平面且=45時(shí)，時(shí)， m=coscos(90-)=sin2/2=0.5。 此時(shí)此時(shí)m值最大，值最大，s最小，最有利于滑移，最小，最有利于滑移，稱為軟取向；外力與滑移面平行稱為軟取向；外力與滑移面平行(=90)或或垂直垂直(=0)時(shí)時(shí),s，晶體不能滑移，此，晶體不能滑移，此種取向稱為硬取向。種取向稱為硬取向。 m對(duì)屈服應(yīng)力對(duì)屈服應(yīng)力s的影響在只有一組滑移面

15、的影響在只有一組滑移面的密排六方晶體中尤為明顯。的密排六方晶體中尤為明顯。 臨界分切應(yīng)力主要由材料自身晶體結(jié)構(gòu)決臨界分切應(yīng)力主要由材料自身晶體結(jié)構(gòu)決定，與外加作用無(wú)關(guān)。對(duì)多晶材料而言，定，與外加作用無(wú)關(guān)。對(duì)多晶材料而言，組織參數(shù)的作用非常敏感，純度、溫度、組織參數(shù)的作用非常敏感，純度、溫度、變形速度和加工及熱處理狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生極變形速度和加工及熱處理狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生極大影響。大影響。 6.2.1.4 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)：晶體被拉伸而滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)：晶體被拉伸而產(chǎn)生滑移時(shí)，由于拉力共線的影響，晶面產(chǎn)生滑移時(shí)，由于拉力共線的影響，晶面位向會(huì)發(fā)生改變位向會(huì)發(fā)生改變, 結(jié)果使滑移面和滑移方向結(jié)果使滑移面和滑

16、移方向逐漸趨于平行于拉力軸線；而壓縮時(shí)，晶逐漸趨于平行于拉力軸線；而壓縮時(shí)，晶面改變的面改變的 結(jié)果使滑結(jié)果使滑 移面逐漸移面逐漸 趨于與壓趨于與壓 力軸線垂力軸線垂 直。直。 滑移面和滑移方向的改變必然導(dǎo)致斯密特滑移面和滑移方向的改變必然導(dǎo)致斯密特因子因子m的改變。的改變。 因滑移而使因滑移而使m減小，導(dǎo)致滑移困難的現(xiàn)象減小，導(dǎo)致滑移困難的現(xiàn)象叫幾何硬化；叫幾何硬化； 因滑移而使因滑移而使m增大，導(dǎo)致滑移容易的現(xiàn)象增大，導(dǎo)致滑移容易的現(xiàn)象叫幾何軟化。叫幾何軟化。 6.2.1.5 多滑移和交滑移：在具有多組滑移多滑移和交滑移：在具有多組滑移系的晶體中，若只有一組滑移系取向有利，系的晶體中，若只

17、有一組滑移系取向有利，該方向的分切應(yīng)力達(dá)到臨界分切應(yīng)力時(shí)，該方向的分切應(yīng)力達(dá)到臨界分切應(yīng)力時(shí)，便發(fā)生單系滑移，稱為單滑移。便發(fā)生單系滑移，稱為單滑移。 若幾組滑移系分切應(yīng)力同時(shí)達(dá)到臨界值，若幾組滑移系分切應(yīng)力同時(shí)達(dá)到臨界值，或者由于晶面改變使其他滑移系的分切應(yīng)或者由于晶面改變使其他滑移系的分切應(yīng)力也達(dá)到臨界值，則滑移將在多組滑移系力也達(dá)到臨界值，則滑移將在多組滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行，稱為多滑移。此時(shí)會(huì)上同時(shí)或交替進(jìn)行，稱為多滑移。此時(shí)會(huì)在晶體表面出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶。在晶體表面出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶。 面心立方金屬的滑移系為面心立方金屬的滑移系為111，4個(gè)個(gè)111面構(gòu)成一個(gè)八面體。當(dāng)拉力軸為面

18、構(gòu)成一個(gè)八面體。當(dāng)拉力軸為001時(shí)，時(shí)， (1) 對(duì)所有對(duì)所有111面，面，cos=02+02+12/(12+12+1202+02+12)=1/3 =54.7， (2) 角對(duì)角對(duì)101，101 011，011也都為也都為45， (3) 錐體底面上的兩個(gè)錐體底面上的兩個(gè) 方向與方向與001垂垂 直。直。 因而，八面體上有因而，八面體上有8個(gè)滑移系具有相同的取個(gè)滑移系具有相同的取向因子，當(dāng)向因子，當(dāng)=k時(shí)可以同時(shí)開動(dòng)。但由于時(shí)可以同時(shí)開動(dòng)。但由于這些滑移系有不同位向的滑移面和滑移方這些滑移系有不同位向的滑移面和滑移方向構(gòu)成，滑移時(shí)有交互作用，產(chǎn)生交割和向構(gòu)成，滑移時(shí)有交互作用，產(chǎn)生交割和反應(yīng)，使滑

19、移變得困難，產(chǎn)生較強(qiáng)的加工反應(yīng)，使滑移變得困難，產(chǎn)生較強(qiáng)的加工硬化。硬化。 當(dāng)兩個(gè)以上的滑移當(dāng)兩個(gè)以上的滑移 面沿同一方向滑移面沿同一方向滑移 便形成交滑移。便形成交滑移。 發(fā)生交滑移時(shí)，發(fā)生交滑移時(shí)， 晶體表面會(huì)出現(xiàn)晶體表面會(huì)出現(xiàn) 曲折或波紋狀的曲折或波紋狀的 滑移帶?；茙А?最容易發(fā)生交滑最容易發(fā)生交滑 移的是體心立方移的是體心立方 金屬，滑移面為金屬，滑移面為 110，112和和123，滑移方向總是，滑移方向總是。 因滑移面不受限制，所以交滑移必是純螺形位因滑移面不受限制，所以交滑移必是純螺形位錯(cuò)，難易程度與層錯(cuò)能相關(guān)。錯(cuò)，難易程度與層錯(cuò)能相關(guān)。 6.2.1.6 滑移的位錯(cuò)機(jī)制：晶體的

20、滑移是通滑移的位錯(cuò)機(jī)制：晶體的滑移是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)位錯(cuò)移到晶過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)位錯(cuò)移到晶體表面時(shí)，便會(huì)在表面上留下一個(gè)原子間體表面時(shí)，便會(huì)在表面上留下一個(gè)原子間距的滑移臺(tái)階，其大小等于柏氏矢量。距的滑移臺(tái)階，其大小等于柏氏矢量。 大量位錯(cuò)滑過(guò)晶體，會(huì)在晶體表面形成顯大量位錯(cuò)滑過(guò)晶體，會(huì)在晶體表面形成顯微滑移痕跡，即滑移線。微滑移痕跡，即滑移線。 因而，可將滑移線看成是晶體中已滑移區(qū)因而，可將滑移線看成是晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界線。與未滑移區(qū)的分界線。 刃型位錯(cuò)同樣導(dǎo)致晶體滑移。刃型位錯(cuò)同樣導(dǎo)致晶體滑移。 刃位錯(cuò)與螺位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的晶體滑移的最刃位錯(cuò)與螺位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的晶

21、體滑移的最終結(jié)果相同，但位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程不一樣。終結(jié)果相同，但位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程不一樣。刃位錯(cuò)的滑移面是由位錯(cuò)線與柏氏矢量所刃位錯(cuò)的滑移面是由位錯(cuò)線與柏氏矢量所決定的平面，其滑移方向?yàn)闆Q定的平面，其滑移方向?yàn)閎的方向；螺型的方向；螺型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方向也垂直于位錯(cuò)線，但同時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方向也垂直于位錯(cuò)線，但同時(shí)垂直于垂直于b，即運(yùn)動(dòng)方向與晶體滑移方向垂直。，即運(yùn)動(dòng)方向與晶體滑移方向垂直。 6.2.2 孿生孿生 6.2.2.1 孿生變形現(xiàn)象：在切應(yīng)力作用下，孿生變形現(xiàn)象：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定晶面晶體的一部分沿一定晶面(孿晶面孿晶面)和一定晶和一定晶向向(孿生方向?qū)\生方向)相對(duì)于另一部分作均勻的

22、切變相對(duì)于另一部分作均勻的切變所產(chǎn)生的變形叫孿生。均勻切變區(qū)的晶體所產(chǎn)生的變形叫孿生。均勻切變區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)不變，只是取向改變，與未切變區(qū)構(gòu)結(jié)構(gòu)不變，只是取向改變，與未切變區(qū)構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。 面心立方金屬的的孿晶面為面心立方金屬的的孿晶面為(111)，它與，它與(110)的交割線為的交割線為112，此方向即為孿晶方，此方向即為孿晶方向。向。 以以(110)為紙面作圖為紙面作圖(b)可以看出：晶體變形可以看出：晶體變形后，變形區(qū)域作均勻切變，每層后，變形區(qū)域作均勻切變，每層(111)都相都相對(duì)與其相鄰晶面沿對(duì)與其相鄰晶面沿112方向位移了方向位移了d112/3。表明孿

23、生時(shí)每層晶面的位錯(cuò)是借一個(gè)不全表明孿生時(shí)每層晶面的位錯(cuò)是借一個(gè)不全位錯(cuò)的移動(dòng)造成的，在本例中，位錯(cuò)的移動(dòng)造成的，在本例中，b=a112/6。 各層晶面的位移量與其距孿晶面的距離成各層晶面的位移量與其距孿晶面的距離成正比，變形部分與未變形部分以孿晶面為正比，變形部分與未變形部分以孿晶面為準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。 孿晶在顯微鏡孿晶在顯微鏡 下呈帶狀或透下呈帶狀或透 鏡狀。左圖為鏡狀。左圖為 鋅中的變形孿鋅中的變形孿 晶顯微像。晶顯微像。 6.2.2.2 孿生變形的特點(diǎn)：晶體的孿晶面和孿生變形的特點(diǎn)：晶體的孿晶面和孿生方向與其結(jié)構(gòu)類型相關(guān)，體心立方為孿生方向與其結(jié)構(gòu)類

24、型相關(guān)，體心立方為112, 面心立方為面心立方為111, 密排密排六方為六方為1012。 孿生與滑移的區(qū)別為：孿生與滑移的區(qū)別為： 1 孿生使一部分晶體均勻切變，而滑移只集孿生使一部分晶體均勻切變，而滑移只集中在一些滑移面上；中在一些滑移面上； 2 孿晶變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱，孿晶變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱，位向有變而滑移晶體的各部分位向不變。位向有變而滑移晶體的各部分位向不變。 3 孿生比滑移的臨界分切應(yīng)力高得多，只發(fā)孿生比滑移的臨界分切應(yīng)力高得多，只發(fā)生在滑移受阻而引起的局部應(yīng)力集中區(qū)；生在滑移受阻而引起的局部應(yīng)力集中區(qū)； 4 孿生對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)小得多。但孿生改孿生對(duì)塑性變形

25、的貢獻(xiàn)小得多。但孿生改變晶體取向，使滑移系轉(zhuǎn)向有利位置，有變晶體取向，使滑移系轉(zhuǎn)向有利位置，有助于晶體的繼續(xù)變形。助于晶體的繼續(xù)變形。 5 孿生變形的局部切變量可以較大，在晶體孿生變形的局部切變量可以較大，在晶體表面可以看到浮凸，重新拋光后在偏光下表面可以看到浮凸，重新拋光后在偏光下或浸蝕后仍可看出孿晶，而滑移晶體拋光或浸蝕后仍可看出孿晶，而滑移晶體拋光后滑移帶消失。后滑移帶消失。 密排六方金屬常以孿生方式變形；體心立方金屬密排六方金屬常以孿生方式變形；體心立方金屬在沖擊負(fù)荷或低溫下也借助孿生變形；面心立方在沖擊負(fù)荷或低溫下也借助孿生變形；面心立方一般不發(fā)生孿生，但在極低溫下或受高速?zèng)_擊載一般

26、不發(fā)生孿生，但在極低溫下或受高速?zèng)_擊載荷時(shí)偶爾也出現(xiàn)孿晶。荷時(shí)偶爾也出現(xiàn)孿晶。 孿生變形的應(yīng)孿生變形的應(yīng) 力力-應(yīng)變曲線也應(yīng)變曲線也 與滑移不同。與滑移不同。 圖圖6-22為銅單為銅單 晶在晶在4.2K的拉的拉 伸曲線。伸曲線。 6.3 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 實(shí)用材料多為多晶體，塑性變形的基實(shí)用材料多為多晶體，塑性變形的基本方式除滑移和孿生外，晶粒取向和本方式除滑移和孿生外，晶粒取向和晶界的影響使多晶體變形過(guò)程更復(fù)雜。晶界的影響使多晶體變形過(guò)程更復(fù)雜。 6.3.1 晶粒取向的影響：在多晶體中，晶粒取向的影響：在多晶體中，各個(gè)晶粒的取向不同。在給定外力作各個(gè)晶粒的取向不同。在給定外力

27、作用下，取向有利的晶粒用下，取向有利的晶粒A的分切應(yīng)力較的分切應(yīng)力較早達(dá)到臨界值，便首先發(fā)生滑移。位早達(dá)到臨界值，便首先發(fā)生滑移。位錯(cuò)在滑移晶粒的晶界處塞積造成應(yīng)力錯(cuò)在滑移晶粒的晶界處塞積造成應(yīng)力集中，使原來(lái)未滑移的相鄰晶粒集中，使原來(lái)未滑移的相鄰晶粒B的某的某些滑移系的臨界分切應(yīng)力升高達(dá)到臨些滑移系的臨界分切應(yīng)力升高達(dá)到臨界值。使其滑移開動(dòng)。界值。使其滑移開動(dòng)。 相鄰晶粒相鄰晶粒B的滑動(dòng)使原本集中的應(yīng)力得以釋的滑動(dòng)使原本集中的應(yīng)力得以釋放，晶粒放，晶粒A中的位錯(cuò)源重新開動(dòng)并使位錯(cuò)移中的位錯(cuò)源重新開動(dòng)并使位錯(cuò)移出晶粒出晶粒A。這樣變形便從一個(gè)晶粒傳向另一。這樣變形便從一個(gè)晶粒傳向另一個(gè)晶粒并波及整個(gè)材料。個(gè)晶粒并波及整個(gè)材料。 由于多晶體中每一個(gè)晶粒都處于其他晶粒由于多晶體中每一個(gè)晶粒都處于其他晶粒的包圍之中，變形必須與臨近晶粒協(xié)調(diào)，的包圍之中，變形必須與臨近晶粒協(xié)調(diào)，否則會(huì)造成空隙導(dǎo)致材料破壞。這使得多否則會(huì)造成空隙導(dǎo)致材料破壞。這使得多晶體的塑性變形比單晶體困難得多，相應(yīng)晶體的塑性變形比單晶體困難得多，相應(yīng)地，多晶材料的屈服應(yīng)力也比同質(zhì)單晶材地，多晶材料的屈服應(yīng)力也比同質(zhì)單晶材