第五章材料的形變和再結(jié)晶-

1、第五章第五章 材料的形變和再結(jié)晶材料的形變和再結(jié)晶5、材料的形變和再結(jié)晶、材料的形變和再結(jié)晶 5.1彈性和黏彈性 5.2晶體的塑性變形 5.3回復(fù)和再結(jié)晶 5.4熱變形和動態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶 5.5陶瓷材料的變形特點 5.6高聚物的變形特點5(1)材料的塑性變形 外力材料彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形材料不同，彈，塑性變形性質(zhì)區(qū)別很大材料不同，彈，塑性變形性質(zhì)區(qū)別很大塑性變形對鍛，軋，拉，擠有重要作用，塑性變形對鍛，軋，拉，擠有重要作用，而在熱處理、鑄造中應(yīng)盡量避免而在熱處理、鑄造中應(yīng)盡量避免塑性變形外形尺寸外形尺寸內(nèi)部組織性能的變化內(nèi)部組織性能的變化應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)力、應(yīng)變1.應(yīng)力：應(yīng)力是反映物體

2、一點處受力程度的力學(xué)量。 = P/A= P/A0 0 P P為載荷為載荷 A A0 0原始試樣的截面積原始試樣的截面積 2.應(yīng)變：又稱“相對變形”。物體由于外因使它的幾何形狀和尺寸發(fā)生相對改變的物理量。 = = （L LLoLo）/ Lo / Lo L L、LoLo變形后和變形前試樣的長度變形后和變形前試樣的長度 工程上應(yīng)用的構(gòu)件滿足的要求工程上應(yīng)用的構(gòu)件滿足的要求 1、強度要求：強度要求是指構(gòu)件應(yīng)有足夠抵抗破壞的能力。 2、剛度要求：剛度要求是指構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力。 3、穩(wěn)定性要求：穩(wěn)定性要求就是指構(gòu)件應(yīng)有足夠保持原有平衡形態(tài)的能力。一、概述材料在靜載下的力學(xué)行為一、概述材料在靜載

3、下的力學(xué)行為金屬的應(yīng)力金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 金屬在外力作用下一般經(jīng)金屬在外力作用下一般經(jīng)歷三個階段。歷三個階段。 彈性變形彈性變形(elastic deformation)(elastic deformation)、彈塑性變形彈塑性變形(plasticdeformation(plasticdeformation) )斷裂斷裂（fracturefracture）圖中圖中e e （彈性極限），（彈性極限），s s（屈服強度），（屈服強度），b b （抗拉強度）抗拉強度）是工程上具有重要意義的強度指標(biāo)。是工程上具有重要意義的強度指標(biāo)。5.1彈性和黏彈性彈性和黏彈性 5.1.1彈性變形的本質(zhì) 5

4、.1.2彈性變形的特征和彈性模量 5.1.3彈性的不完整性 5.1.4黏彈性5.1彈性和黏彈性彈性和黏彈性 從材料力學(xué)中得知，材料受力時總是先發(fā)生彈性變形，即彈性變形是塑性變形的先行階段，而且在塑性變形中還伴隨著一定的彈性變形。5.1.1彈性變形的本質(zhì)彈性變形的本質(zhì)本質(zhì)：可以從原子之本質(zhì)：可以從原子之間的結(jié)合力來解釋間的結(jié)合力來解釋r=r0原子處于平衡位原子處于平衡位置，位能置，位能U=Umin F=0最穩(wěn)定最穩(wěn)定rr0即偏離平衡位置即偏離平衡位置 F0吸引力吸引力F0排斥力排斥力力圖使原子回到平衡力圖使原子回到平衡位置變形消失位置變形消失5.1.2彈性變形的特征和彈性模量彈性變形的特征和彈性

5、模量 (1)理想的彈性變形是可逆變形，加載時變理想的彈性變形是可逆變形，加載時變形，卸載時變形消失并恢復(fù)原狀。形，卸載時變形消失并恢復(fù)原狀。 (2)金屬、陶瓷和部分高分子材料不論是加金屬、陶瓷和部分高分子材料不論是加載或卸載時，只要在彈性變形范圍內(nèi)，服載或卸載時，只要在彈性變形范圍內(nèi)，服從虎克從虎克(Hooke)定律定律:(3) 彈性變形量隨材料的不同而異。彈性變形量隨材料的不同而異。G切應(yīng)力作用下：正應(yīng)力作用下：E彈性模量彈性模量(E)(E) (1)(1)彈性模量彈性模量：E E代表著使原子離開平衡位代表著使原子離開平衡位置的難易程度，是表征晶體中原子間結(jié)合力置的難易程度，是表征晶體中原子間

6、結(jié)合力強弱的物理量。強弱的物理量。 (2) E(2) E是組織不敏感參數(shù)。是組織不敏感參數(shù)。 (3) (3) 對晶體而言，對晶體而言，E E是各向異性的。在單是各向異性的。在單晶體中，沿原子密排面晶體中，沿原子密排面E E最高，沿原子排列最高，沿原子排列最疏的晶向最疏的晶向E E最低。多晶體中，最低。多晶體中，E E各向同性。各向同性。 (4) (4) 工程上，工程上，E E是材料剛度的度量。是材料剛度的度量。 在外力相同的情況下，材料的在外力相同的情況下，材料的E愈大，剛度愈大，材愈大，剛度愈大，材料發(fā)生的彈性變形量就愈小，如鋼的料發(fā)生的彈性變形量就愈小，如鋼的E為鋁的為鋁的3倍，因此鋼倍，

7、因此鋼的彈性變形只是鋁的的彈性變形只是鋁的1/3。壓縮模量壓縮模量或體彈性模量或體彈性模量K)1 (30EVPVKG切應(yīng)力作用下：正應(yīng)力作用下：E)1 (2EG為材料泊松比，為材料泊松比，表示側(cè)向收縮能表示側(cè)向收縮能力。一般金屬材力。一般金屬材料的泊松比在料的泊松比在0.25 0.350.25 0.35之之間，高分子材料間，高分子材料則相對較大些。則相對較大些。5.1.3彈性的不完整性彈性的不完整性 上面討論的彈性變形，通常把物體看作上面討論的彈性變形，通常把物體看作理想彈性體來處理。但是，多數(shù)工程上應(yīng)理想彈性體來處理。但是，多數(shù)工程上應(yīng)用的材料為多晶體甚至為非晶態(tài)或者是兩用的材料為多晶體甚至

8、為非晶態(tài)或者是兩者皆有的物質(zhì)，其內(nèi)部存在各種類型的缺者皆有的物質(zhì)，其內(nèi)部存在各種類型的缺陷，彈性變形時，可能出現(xiàn)加載線與卸載陷，彈性變形時，可能出現(xiàn)加載線與卸載線不重合、應(yīng)變的發(fā)展跟不上應(yīng)力的變化線不重合、應(yīng)變的發(fā)展跟不上應(yīng)力的變化等有別于理想彈性變形特點的現(xiàn)象，稱之等有別于理想彈性變形特點的現(xiàn)象，稱之為為彈性的不完整性彈性的不完整性。 彈性的不完整性 彈性的不完整性包括：彈性的不完整性包括： a. 包申格效應(yīng)包申格效應(yīng) b. 彈性后效彈性后效 c. 彈性滯后彈性滯后 d. 循環(huán)韌性循環(huán)韌性1.包申格效應(yīng)包申格效應(yīng) 包申格效應(yīng)：包申格效應(yīng)：材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形

9、性變形(小于小于4%)，而后同向加載則，而后同向加載則e升高，升高，反向加載則反向加載則e下降。此現(xiàn)象稱之為下降。此現(xiàn)象稱之為包申格效包申格效應(yīng)。應(yīng)。 2.彈性后效彈性后效 彈性后效或滯彈性：彈性后效或滯彈性：一些實際晶體，在加一些實際晶體，在加載或卸載時，應(yīng)變不是瞬時達(dá)到其平衡值，載或卸載時，應(yīng)變不是瞬時達(dá)到其平衡值，而是通過一種弛豫過程來完成其變化的。而是通過一種弛豫過程來完成其變化的。這種在彈性極限范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加這種在彈性極限范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時間有關(guān)的現(xiàn)象稱為彈性后效應(yīng)力，并和時間有關(guān)的現(xiàn)象稱為彈性后效或滯彈性?；驕椥浴?Oa為彈性應(yīng)變，為彈性應(yīng)變， a b逐漸

10、產(chǎn)生的彈逐漸產(chǎn)生的彈性應(yīng)變，稱為滯彈性應(yīng)變，稱為滯彈性應(yīng)變性應(yīng)變; bc=Oa，瞬間消失，瞬間消失的彈性應(yīng)變的彈性應(yīng)變; cd=a b滯彈性應(yīng)滯彈性應(yīng)變。變。彈性后效示意圖 彈性后效速率與材料成分、組織有關(guān)，也與試驗條件有關(guān)。彈性后效速率與材料成分、組織有關(guān)，也與試驗條件有關(guān)。組織愈不均勻、溫度升高、切應(yīng)力愈大，彈性后效愈明顯。組織愈不均勻、溫度升高、切應(yīng)力愈大，彈性后效愈明顯。3.彈性滯后 由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，在式中由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，在式中曲線上使加載曲線上使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱之彈性線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱之彈性滯后，如圖滯后，如圖5. 4所示。所示。5.

11、1.4 5.1.4 黏彈性黏彈性 粘性流動：是指非晶態(tài)固體和液體在很粘性流動：是指非晶態(tài)固體和液體在很小外力作用下便會發(fā)生沒有確定形狀的小外力作用下便會發(fā)生沒有確定形狀的流變，并且在外力去除后，形變不能回流變，并且在外力去除后，形變不能回復(fù)。復(fù)。變形形式除了彈性變形、塑性變形外還變形形式除了彈性變形、塑性變形外還有一種粘性流動。有一種粘性流動。 存黏性流動滿足牛頓粘性流動定律： =d/dt 為應(yīng)力，d/dt為應(yīng)變速率; 稱為黏度系數(shù)，反映了流體的內(nèi)摩擦力，即流體流動的難易程度，其單位為Pas黏黏彈性兩種模型彈性兩種模型1 1、MaxwellMaxwell模型模型對解釋應(yīng)力松弛非常有用對解釋應(yīng)力

12、松弛非常有用2 2、VoigtVoigt模型模型可用來描述蠕變回復(fù)、彈性后效、可用來描述蠕變回復(fù)、彈性后效、彈性記憶彈性記憶 1. 黏彈性具有彈性和黏性變形兩方面黏彈性具有彈性和黏性變形兩方面的特征，它是高分子材料的重要力學(xué)的特征，它是高分子材料的重要力學(xué)性能之一。其特點是應(yīng)變落后于應(yīng)力。性能之一。其特點是應(yīng)變落后于應(yīng)力。當(dāng)加上周期應(yīng)力時，應(yīng)力一應(yīng)變曲線當(dāng)加上周期應(yīng)力時，應(yīng)力一應(yīng)變曲線就構(gòu)成回線，所包含的面積即為應(yīng)力就構(gòu)成回線，所包含的面積即為應(yīng)力循環(huán)一周所損耗的能量，即內(nèi)耗。循環(huán)一周所損耗的能量，即內(nèi)耗。5.2晶體的塑性變形晶體的塑性變形應(yīng)力超過彈性極限，材料發(fā)生塑性應(yīng)力超過彈性極限，材料發(fā)

13、生塑性變形，即產(chǎn)生不可逆的永久變形變形，即產(chǎn)生不可逆的永久變形。5.2.1單晶體的塑性變形 常溫、低溫下塑性變形的主要方式：滑移、常溫、低溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折。孿生、扭折。 高溫形變主要方式：擴(kuò)散性變形、晶界滑高溫形變主要方式：擴(kuò)散性變形、晶界滑動和移動等。動和移動等。1 1、滑移、滑移a.a.滑移線和滑移帶滑移線和滑移帶b.b.滑移系滑移系 塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，這些晶面和晶向分別稱為這些晶面和晶向分別稱為“滑移面滑移面”和和“滑移方滑移方向向”。 滑移面和滑移方向往往是金屬晶體中原子排列最滑移面和滑移方向往往

14、是金屬晶體中原子排列最密的晶面和晶向。密的晶面和晶向。包括滑移面、滑移方向包括滑移面、滑移方向原因：原因： 密排面間距最大，點陣阻力最小密排面間距最大，點陣阻力最小; ; 密排方向上的原子間距最短，即位錯密排方向上的原子間距最短，即位錯b b最小。最小?；葡担阂粋€滑移面和此面上的一個滑移方滑移系：一個滑移面和此面上的一個滑移方 向合起來叫做一個滑移系。向合起來叫做一個滑移系。 在其他條件相同時，晶體中的滑移系愈多，在其他條件相同時，晶體中的滑移系愈多，滑移過程可能采取的空間取向便愈多，滑移容易滑移過程可能采取的空間取向便愈多，滑移容易進(jìn)行，它的塑性便愈好。進(jìn)行，它的塑性便愈好。例：例：fcc

15、fcc滑移系滑移系 滑移方向滑移方向，滑移面一般為，滑移面一般為111111面心立方結(jié)面心立方結(jié)構(gòu)共有四個不同的構(gòu)共有四個不同的111111晶面，每個滑移面上晶面，每個滑移面上有三個有三個晶向，故共有晶向，故共有4 43=123=12個滑移系。個滑移系。體心立方體心立方:6:6個面?zhèn)€面2 2個方向個方向+ + 112121+ 123241112121+ 123241 =48 =48面心立方面心立方:4:4個面?zhèn)€面3 3個方向個方向1212密排六方密排六方:1:1個面?zhèn)€面3 3個方向個方向3 3滑移系越多材料的塑性愈好，尤其是滑移方向的作用更明顯！滑移系越多材料的塑性愈好，尤其是滑移方向的作用更

16、明顯！C.C.滑移的臨界分切應(yīng)力滑移的臨界分切應(yīng)力 晶體的滑移是在切應(yīng)力作用下進(jìn)行的，但其晶體的滑移是在切應(yīng)力作用下進(jìn)行的，但其中許多滑移系并非同時參與滑移，而只有當(dāng)外力中許多滑移系并非同時參與滑移，而只有當(dāng)外力在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時，在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時，該滑稱系方可以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為該滑稱系方可以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為滑移的滑移的臨界分切應(yīng)力。臨界分切應(yīng)力。分切應(yīng)力分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力滑移開始的條件滑移開始的條件 c c s scoscos coscos 1. 1. c c取決于金屬的本性，取決于金屬的本性，不受不受 ，

17、的影響；的影響；2. 2. ， 4545 時，時， s s最小，最易滑移；最小，最易滑移； 3. 3. 或或 9090 時，時， s s ；4. 4. 取向因子：取向因子：coscos coscos 硬取向：值小硬取向：值小 軟取向：值大。軟取向：值大。圖圖5.9鎂晶體拉伸的屈服應(yīng)力與鎂晶體拉伸的屈服應(yīng)力與晶體取向的關(guān)系晶體取向的關(guān)系 滑移的臨界分切應(yīng)力是一個真實反映單晶體滑移的臨界分切應(yīng)力是一個真實反映單晶體受力起始屈服的物理量。其數(shù)值與晶體的類型、受力起始屈服的物理量。其數(shù)值與晶體的類型、純度，以及溫度等因素有關(guān)，還與該晶體的加工純度，以及溫度等因素有關(guān)，還與該晶體的加工和處理狀態(tài)、變形速

18、度，以及滑移系類型等因素和處理狀態(tài)、變形速度，以及滑移系類型等因素有關(guān)有關(guān)。d.滑移時晶面的轉(zhuǎn)動滑移時晶面的轉(zhuǎn)動 單晶體滑移時，除滑移面發(fā)生單晶體滑移時，除滑移面發(fā)生相對位移相對位移外，外，往往伴隨著往往伴隨著晶面的轉(zhuǎn)動晶面的轉(zhuǎn)動，對于只有一組滑移面的，對于只有一組滑移面的hcphcp，這種現(xiàn)象尤為明顯。，這種現(xiàn)象尤為明顯。 晶體受壓變形時也要發(fā)生晶面轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動晶體受壓變形時也要發(fā)生晶面轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的結(jié)果是使滑移面逐漸趨于與壓力軸線相垂直的結(jié)果是使滑移面逐漸趨于與壓力軸線相垂直e.多系滑移 多系滑移對于具有多組滑移系的晶體，滑移首先在多系滑移對于具有多組滑移系的晶體，滑移首先在取向最有利的滑

19、移系取向最有利的滑移系( (其分切應(yīng)力最大其分切應(yīng)力最大) )中進(jìn)行，但中進(jìn)行，但由于變形時晶面轉(zhuǎn)動的結(jié)果，另一組滑移面上的分由于變形時晶面轉(zhuǎn)動的結(jié)果，另一組滑移面上的分切應(yīng)力也可能逐漸增加到足以發(fā)生滑移的臨界值以切應(yīng)力也可能逐漸增加到足以發(fā)生滑移的臨界值以上，于是晶體的滑移就可能在兩組或更多的滑移面上，于是晶體的滑移就可能在兩組或更多的滑移面上同時進(jìn)行或交替地進(jìn)行，從而產(chǎn)生多系滑移。對上同時進(jìn)行或交替地進(jìn)行，從而產(chǎn)生多系滑移。對于具有較多滑移系的晶體而言，除多系滑移外，還于具有較多滑移系的晶體而言，除多系滑移外，還?？砂l(fā)現(xiàn)交滑移現(xiàn)象。?？砂l(fā)現(xiàn)交滑移現(xiàn)象。 在多系滑移的情況下，會因不同滑移系的

20、位錯相互在多系滑移的情況下，會因不同滑移系的位錯相互交截而給位錯的繼續(xù)運動帶來困難，這也是一種重交截而給位錯的繼續(xù)運動帶來困難，這也是一種重要的強化機制。要的強化機制。 實際測得晶體滑移的臨界分切應(yīng)力值較理論計算實際測得晶體滑移的臨界分切應(yīng)力值較理論計算值低值低3 -43 -4個數(shù)量級，表明晶體滑移并是借助位錯個數(shù)量級，表明晶體滑移并是借助位錯在滑移面上運動來逐步地進(jìn)行的在滑移面上運動來逐步地進(jìn)行的. . 通常，當(dāng)移動到晶體外表面時，晶體沿其滑移面通常，當(dāng)移動到晶體外表面時，晶體沿其滑移面產(chǎn)生了位移量為一個產(chǎn)生了位移量為一個b b的滑移，而大量的的滑移，而大量的(n(n個個) )位位錯沿著同一

21、滑移面移到晶體表面就形成了顯微觀錯沿著同一滑移面移到晶體表面就形成了顯微觀察到的滑移帶察到的滑移帶. .f.滑移的位錯機制滑移的位錯機制f.f.滑移的位錯機制滑移的位錯機制位錯運動的阻力首先來自點陣阻力。位錯運動的阻力首先來自點陣阻力。它相當(dāng)于簡單立方晶體中使一刃型位錯運動所需的它相當(dāng)于簡單立方晶體中使一刃型位錯運動所需的臨界分切應(yīng)力。臨界分切應(yīng)力。d d為面間距為面間距;b;b為原子間距為原子間距; ; 為泊松為泊松比比; ;而而W=d/1-W=d/1-代表位錯的寬度。代表位錯的寬度。派派納力納力2.2.孿生孿生a.孿生變形過程孿生變形過程孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿著一定晶面孿生：

22、在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿著一定晶面（孿晶面）和一定的晶相（孿生方向）相對于另一（孿晶面）和一定的晶相（孿生方向）相對于另一部分做均勻的切變并形成晶體取向的鏡面對稱關(guān)系部分做均勻的切變并形成晶體取向的鏡面對稱關(guān)系. . b. b.孿生的特點：孿生的特點： (1)(1)孿生所需的臨界切應(yīng)力要比滑移時大得多。孿生所需的臨界切應(yīng)力要比滑移時大得多。孿生變形通常出現(xiàn)于滑移受阻而引起的應(yīng)力集中孿生變形通常出現(xiàn)于滑移受阻而引起的應(yīng)力集中區(qū)。區(qū)。 (2)(2)孿生是一種均勻切變。孿生是一種均勻切變。 (3)(3)孿晶的兩部分晶體形成鏡面對稱的位向關(guān)系。孿晶的兩部分晶體形成鏡面對稱的位向關(guān)系。 孿生變形與

23、滑移變形的特點對比孿生變形與滑移變形的特點對比 滑移滑移孿生孿生相同點相同點1 1 切變；切變；2 2 沿一定晶面、晶向進(jìn)行；沿一定晶面、晶向進(jìn)行；3 3 不改變結(jié)構(gòu)不改變結(jié)構(gòu)不不同同點點 晶體位向晶體位向不改變不改變改變，形成鏡面對稱關(guān)系改變，形成鏡面對稱關(guān)系位移量位移量滑移方向上原子間距滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大。的整數(shù)倍，較大。小于孿生方向上的原子間小于孿生方向上的原子間距，較小。距，較小。對塑變貢獻(xiàn)對塑變貢獻(xiàn)很大，總變形量大。很大，總變形量大。有限，總變形量小。有限，總變形量小。變形應(yīng)力變形應(yīng)力較小的臨界分切應(yīng)力較小的臨界分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移變形條

24、件變形條件一般先發(fā)生滑移一般先發(fā)生滑移滑移困難時發(fā)生滑移困難時發(fā)生變形機制變形機制全位錯運動的結(jié)果全位錯運動的結(jié)果不全位錯運動的結(jié)果不全位錯運動的結(jié)果C.C.孿晶的形成：孿晶的形成： 三種主要方式三種主要方式: :變形孿晶變形孿晶: :通過機械變形而產(chǎn)生的孿晶，也稱為通過機械變形而產(chǎn)生的孿晶，也稱為“機械孿晶機械孿晶”，它的特征通常呈透鏡狀或片狀，它的特征通常呈透鏡狀或片狀; ;生長孿晶生長孿晶: :它包括晶體自氣態(tài)它包括晶體自氣態(tài)( (如氣相沉積如氣相沉積) )、液態(tài)、液態(tài)( (液相凝固液相凝固) )或固體中長大時形成的孿晶或固體中長大時形成的孿晶; ; 退火孿晶退火孿晶: :是變形金屬在其

25、再結(jié)晶退火過程中形成是變形金屬在其再結(jié)晶退火過程中形成的孿晶，它往往以相互平行的孿晶面為界橫貫整個的孿晶，它往往以相互平行的孿晶面為界橫貫整個晶粒。晶粒。MgMg晶體晶體孿生孿生 c c 4.9-34.3 MPa4.9-34.3 MPa滑移滑移 c c 0.49 MPa0.49 MPaZnZn單晶中單晶中形核形核1010-1 -1 G G長大長大1010-4 -4 G G變形孿晶變形孿晶形核形核長大長大需較大臨界切應(yīng)力需較大臨界切應(yīng)力需較小臨界切應(yīng)力需較小臨界切應(yīng)力密排六方金屬密排六方金屬(Cd,Zn,Mg(Cd,Zn,Mg等等) )容易出現(xiàn)孿生變形容易出現(xiàn)孿生變形; ;體心立方金屬，當(dāng)形變溫

26、度較低、形變速度極快或體心立方金屬，當(dāng)形變溫度較低、形變速度極快或由于其他原因的限制使滑移過程難以進(jìn)行時，也會由于其他原因的限制使滑移過程難以進(jìn)行時，也會通過孿生的方式進(jìn)行塑性變形。孿生面為通過孿生的方式進(jìn)行塑性變形。孿生面為l12l12，孿，孿生方向為生方向為;面心立方金屬易于滑移，所以孿生很難發(fā)生，常見面心立方金屬易于滑移，所以孿生很難發(fā)生，常見的是退火孿晶，只有在極低溫度的是退火孿晶，只有在極低溫度(4-(4-78K)78K)下才會產(chǎn)生下才會產(chǎn)生孿生。孿生面為孿生。孿生面為111111，孿生方向為，孿生方向為。d.孿生的位錯機制孿生的位錯機制 孿生變形時，整個孿晶各層晶面的相對位移是借助

27、孿生變形時，整個孿晶各層晶面的相對位移是借助一個肖克利不全位錯運動而造成的。一個肖克利不全位錯運動而造成的。孿晶可通過位錯增值的極軸機制形成孿晶可通過位錯增值的極軸機制形成OA,OBOA,OB屬于固定位錯屬于固定位錯, , OCOC為掃動位錯為掃動位錯若若OCOC為一個不全位錯，為一個不全位錯，那么，掃動面是螺旋面。那么，掃動面是螺旋面。掃動位錯每旋轉(zhuǎn)一周，掃動位錯每旋轉(zhuǎn)一周，晶體便產(chǎn)生一個單原子晶體便產(chǎn)生一個單原子層的孿晶，同時層的孿晶，同時OCOC也攀也攀移一個原子間距而上升移一個原子間距而上升到相鄰的晶面上。到相鄰的晶面上。掃動位錯如此不斷的掃動，就使位錯線掃動位錯如此不斷的掃動，就使位

28、錯線OCOC和結(jié)點和結(jié)點O O不斷地上不斷地上升也就相當(dāng)于每個面都有一個不全位錯在掃動，于是會在晶升也就相當(dāng)于每個面都有一個不全位錯在掃動，于是會在晶體中一個相當(dāng)寬的區(qū)域內(nèi)造成均勻切變，即在晶體中形成變體中一個相當(dāng)寬的區(qū)域內(nèi)造成均勻切變，即在晶體中形成變形孿晶形孿晶3.扭折 對于既不能進(jìn)行滑移也不能進(jìn)對于既不能進(jìn)行滑移也不能進(jìn)行孿生的地方，晶體將通過其行孿生的地方，晶體將通過其他方式如扭折進(jìn)行塑性變形。他方式如扭折進(jìn)行塑性變形。 滑移面上的分切應(yīng)力為零，晶滑移面上的分切應(yīng)力為零，晶體不能作滑移變形體不能作滑移變形; ;若此時孿生若此時孿生過程阻力也很大，如繼續(xù)增大過程阻力也很大，如繼續(xù)增大壓力

29、，則為了使晶體的形狀與壓力，則為了使晶體的形狀與外力相適應(yīng)，當(dāng)外力超過某一外力相適應(yīng)，當(dāng)外力超過某一臨界值時晶體將會產(chǎn)生局部彎臨界值時晶體將會產(chǎn)生局部彎曲，這種變形方式稱為扭折，曲，這種變形方式稱為扭折，變形區(qū)域則稱為扭折帶。變形區(qū)域則稱為扭折帶。 扭折帶還會伴隨著形成孿晶而出現(xiàn)。在晶體作孿扭折帶還會伴隨著形成孿晶而出現(xiàn)。在晶體作孿生變形時，由于孿晶區(qū)域的切變位移，迫使與之接生變形時，由于孿晶區(qū)域的切變位移，迫使與之接壤的周圍晶體產(chǎn)生甚大的應(yīng)變，為了消除這種影響壤的周圍晶體產(chǎn)生甚大的應(yīng)變，為了消除這種影響來適應(yīng)其約束條件，在接壤區(qū)往往形成扭折帶以實來適應(yīng)其約束條件，在接壤區(qū)往往形成扭折帶以實現(xiàn)

30、過渡?，F(xiàn)過渡。5.2.25.2.2多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 多晶體的變形既需多晶體的變形既需克服晶界的阻礙克服晶界的阻礙，又要求各，又要求各晶粒的變形晶粒的變形相互協(xié)調(diào)與配合相互協(xié)調(diào)與配合，故多晶體的塑性，故多晶體的塑性變形較為復(fù)雜。變形較為復(fù)雜。a.晶粒取向的影響晶粒取向的影響 晶粒取向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊懕憩F(xiàn)在各晶粒變形過程晶粒取向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊懕憩F(xiàn)在各晶粒變形過程中的中的相互制約和協(xié)調(diào)性。相互制約和協(xié)調(diào)性。 由于各相鄰晶粒位向不同，當(dāng)一個晶粒發(fā)生塑性變由于各相鄰晶粒位向不同，當(dāng)一個晶粒發(fā)生塑性變形時，為了保持金屬的連續(xù)性，周圍的晶粒若不發(fā)形時，為了保持金屬的連續(xù)性，周圍的晶粒若不發(fā)

31、生塑性變形，則必以彈性變形來與之協(xié)調(diào)。這種生塑性變形，則必以彈性變形來與之協(xié)調(diào)。這種彈彈性變形便成為塑性變形晶粒的變形阻力性變形便成為塑性變形晶粒的變形阻力。由于晶粒。由于晶粒間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑性變形抗間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑性變形抗力提高。力提高。一個多晶體要求具備有一個多晶體要求具備有5 5個獨立的滑移系來滿足各個獨立的滑移系來滿足各晶粒變形時相互協(xié)調(diào)才能滑移晶粒變形時相互協(xié)調(diào)才能滑移任意變形均可用六個任意變形均可用六個xxxxyyyyzzzzxyxy yzyzyzyz分量分量來表示，但塑性變形時只有來表示，但塑性變形時只有5 5個獨立的應(yīng)變分量。個獨立的應(yīng)變

32、分量。每個獨立的應(yīng)變分量由一個獨立的滑移系來產(chǎn)生。每個獨立的應(yīng)變分量由一個獨立的滑移系來產(chǎn)生。fcc,bccfcc,bcc滑移系多滑移系多塑性好塑性好; ; hcp hcp滑移系少滑移系少塑性差塑性差2.2.晶界的作用晶界的作用（1 1）晶界的特點：）晶界的特點：原子排列不規(guī)則；點陣畸變嚴(yán)重。晶界原子排列不規(guī)則；點陣畸變嚴(yán)重。晶界兩側(cè)晶粒取向不同，滑移面和滑移方向不一致。兩側(cè)晶粒取向不同，滑移面和滑移方向不一致。（2 2）晶界對變形的影響）晶界對變形的影響: :滑移、孿生多終止于晶界滑移、孿生多終止于晶界, ,極少穿極少穿過。因此，對多晶體而言，外加應(yīng)力必須大至足以激發(fā)過。因此，對多晶體而言，

33、外加應(yīng)力必須大至足以激發(fā)大量晶粒中的位錯源動作，產(chǎn)生滑移，才能覺察到宏觀大量晶粒中的位錯源動作，產(chǎn)生滑移，才能覺察到宏觀的塑性變形。的塑性變形。在變形過程中位錯難以通過晶界被堵塞在晶界附近，在變形過程中位錯難以通過晶界被堵塞在晶界附近，這種在晶界附近產(chǎn)生的位錯塞積群會對晶內(nèi)的位錯這種在晶界附近產(chǎn)生的位錯塞積群會對晶內(nèi)的位錯源產(chǎn)生一反作用力。此反作用力隨位錯塞積的數(shù)目源產(chǎn)生一反作用力。此反作用力隨位錯塞積的數(shù)目n n而增大而增大：當(dāng)當(dāng)n n增加到某一值時，增加到某一值時，位錯源停止開動，位錯源停止開動，晶體顯著強化。晶體顯著強化。晶粒的大小晶粒的大小晶界數(shù)量晶界數(shù)量晶體的強度晶體的強度霍爾霍爾-

34、 -佩奇公式佩奇公式 s s= = 0 0+kd+kd-1/2-1/2 一般在室溫使用一般在室溫使用的結(jié)構(gòu)材料都希望獲的結(jié)構(gòu)材料都希望獲得細(xì)小而均勻的晶粒。得細(xì)小而均勻的晶粒。因為細(xì)晶粒不僅使材因為細(xì)晶粒不僅使材料具有較高的強度、料具有較高的強度、硬度，而且也使它具硬度，而且也使它具有良好的塑性和韌性，有良好的塑性和韌性，即具有良好的綜合力即具有良好的綜合力學(xué)性能。學(xué)性能。晶界晶界=晶內(nèi)晶內(nèi)高溫時：高溫時：晶界強度降低。晶界強度降低。對變形的阻力減弱對變形的阻力減弱晶界會發(fā)生相對滑動晶界會發(fā)生相對滑動導(dǎo)致擴(kuò)散蠕變導(dǎo)致擴(kuò)散蠕變5 .2.3 5 .2.3 合金的塑性變形合金的塑性變形1.1.單相固

35、溶體合金的塑性變形單相固溶體合金的塑性變形 溶質(zhì)原子對合金塑性變形的影響主要表現(xiàn)在溶質(zhì)原子對合金塑性變形的影響主要表現(xiàn)在固固溶強化溶強化作用，提高了塑性變形的阻力，此外，有作用，提高了塑性變形的阻力，此外，有些固溶體會出現(xiàn)明顯的些固溶體會出現(xiàn)明顯的屈服點屈服點和和應(yīng)變時效現(xiàn)象應(yīng)變時效現(xiàn)象. .a.a.固溶強化固溶強化 隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降，稱韌性下降，稱固溶強化固溶強化。b.屈服現(xiàn)象與應(yīng)變時效屈服現(xiàn)象與應(yīng)變時效c.c.應(yīng)變時效應(yīng)變時效 當(dāng)退火狀態(tài)低碳鋼拉伸到超當(dāng)退火狀態(tài)低碳鋼拉伸到超過屈服點發(fā)生少量塑性變形過屈服點

36、發(fā)生少量塑性變形后卸載，然后立即重新加載后卸載，然后立即重新加載拉伸，則可見其拉伸曲線不拉伸，則可見其拉伸曲線不再出現(xiàn)屈服點，此時試樣不再出現(xiàn)屈服點，此時試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象。發(fā)生屈服現(xiàn)象。 如果不采取上述方案，而是如果不采取上述方案，而是將預(yù)變形試樣在常溫下放置將預(yù)變形試樣在常溫下放置幾天或經(jīng)幾天或經(jīng)200200短時加熱后短時加熱后再行拉伸，則屈服現(xiàn)象又復(fù)再行拉伸，則屈服現(xiàn)象又復(fù)出現(xiàn)，且屈服應(yīng)力進(jìn)一步提出現(xiàn)，且屈服應(yīng)力進(jìn)一步提高，此現(xiàn)象通常稱為高，此現(xiàn)象通常稱為應(yīng)變時應(yīng)變時效。效。2.2.多相合金的塑性變形多相合金的塑性變形 多相合金與單相固溶體合金的不同之處是除基體相外，尚多相合金與單相固溶

37、體合金的不同之處是除基體相外，尚有其他相存在。由于第二相的數(shù)量、尺寸、形狀和分布不有其他相存在。由于第二相的數(shù)量、尺寸、形狀和分布不同，它與基體相的結(jié)合狀況不一、以及第二相的形變特征同，它與基體相的結(jié)合狀況不一、以及第二相的形變特征與基體相的差異，使得多相合金的塑性變形更加復(fù)雜。與基體相的差異，使得多相合金的塑性變形更加復(fù)雜。 根據(jù)第二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類這兩類合根據(jù)第二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類這兩類合金的塑性變形情況和強化規(guī)律有所不同金的塑性變形情況和強化規(guī)律有所不同: : 聚合型兩相合金：聚合型兩相合金：第二相粒子與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級第二相粒子與基體晶粒尺寸屬

38、同一數(shù)量級 彌散分布型合金：彌散分布型合金：第二相粒子細(xì)小而彌散分布在基體晶粒中。第二相粒子細(xì)小而彌散分布在基體晶粒中。a.a.聚合型合金的塑性變形聚合型合金的塑性變形 當(dāng)兩相晶粒尺寸屬同一數(shù)量級，且都為塑性相時，則合金的當(dāng)兩相晶粒尺寸屬同一數(shù)量級，且都為塑性相時，則合金的變形能力取決于兩相的體積分?jǐn)?shù)。假設(shè)合金變形時兩相的應(yīng)變形能力取決于兩相的體積分?jǐn)?shù)。假設(shè)合金變形時兩相的應(yīng)變相同和應(yīng)力相同。合金在一定應(yīng)變下的平均流變應(yīng)力變相同和應(yīng)力相同。合金在一定應(yīng)變下的平均流變應(yīng)力和和一定應(yīng)力下的平均應(yīng)變一定應(yīng)力下的平均應(yīng)變可由混合律表達(dá)可由混合律表達(dá): : 事實上，不論是應(yīng)力或應(yīng)變都不可能在兩相事實上，

39、不論是應(yīng)力或應(yīng)變都不可能在兩相之間是均勻的。上述假設(shè)及其混合律只能作為第之間是均勻的。上述假設(shè)及其混合律只能作為第二相體積分?jǐn)?shù)影響的定性估算。實驗證明，二相體積分?jǐn)?shù)影響的定性估算。實驗證明，這類這類合金在發(fā)生塑性變形時，滑移往往首先發(fā)生在較合金在發(fā)生塑性變形時，滑移往往首先發(fā)生在較軟的相中，如果較強相數(shù)量較少時，則塑性變形軟的相中，如果較強相數(shù)量較少時，則塑性變形基本上是在較弱的相中基本上是在較弱的相中; ;只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強相，只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強相，且體積分?jǐn)?shù)且體積分?jǐn)?shù)大于大于30%30%時，才能起明顯的強化作用。時，才能起明顯的強化作用。 如果聚合型合金為塑性相如果聚合型合金為塑性相+ +

40、脆性相時，則合金在塑性變形過脆性相時，則合金在塑性變形過程中所表現(xiàn)的性能，不僅取決于第二相的相對數(shù)量，而且程中所表現(xiàn)的性能，不僅取決于第二相的相對數(shù)量，而且與其形狀、大小和分布密切相關(guān)。與其形狀、大小和分布密切相關(guān)。 以碳鋼中的滲碳體以碳鋼中的滲碳體(Fe(Fe3 3C C，硬而脆，硬而脆) )在鐵素體在鐵素體( (以以a-Fea-Fe為基的為基的固溶體固溶體) )基體中存在的情況為例，表中給出了滲碳體的形態(tài)基體中存在的情況為例，表中給出了滲碳體的形態(tài)與大小對碳鋼力學(xué)性能的影響。與大小對碳鋼力學(xué)性能的影響。b.b.彌散分布型合金的塑性變形彌散分布型合金的塑性變形 當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分

41、布于基體相中時，當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時，將會產(chǎn)生顯著的強化作用。第二相粒子的強化作用是將會產(chǎn)生顯著的強化作用。第二相粒子的強化作用是通過其對位錯運動的阻礙作用而表現(xiàn)出來的。通過其對位錯運動的阻礙作用而表現(xiàn)出來的。 第二相粒子第二相粒子不可變形的不可變形的可變形的可變形的借助粉末冶金方法加入的借助粉末冶金方法加入的通過時效處理從過飽和固溶體中析出通過時效處理從過飽和固溶體中析出(2)(2)可變形微粒的強化作用可變形微粒的強化作用 當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ訛榭勺冃挝⒘r，位錯將切過粒子當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ訛榭勺冃挝⒘r，位錯將切過粒子使之隨同基體一起變形。在這種情況下，強化作用主使之隨同基體一起

42、變形。在這種情況下，強化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)，以及與基體的聯(lián)系，其強要決定于粒子本身的性質(zhì)，以及與基體的聯(lián)系，其強化機制甚為復(fù)雜，且因合金而異?；瘷C制甚為復(fù)雜，且因合金而異。位錯切過粒子位錯切過粒子新表面積新表面積總界面能總界面能位錯切過打亂粒子滑移面上下的有序排列，產(chǎn)生反位錯切過打亂粒子滑移面上下的有序排列，產(chǎn)生反相疇界相疇界能量能量因點陣或點陣常數(shù)不同，當(dāng)位錯切過粒子時在滑移因點陣或點陣常數(shù)不同，當(dāng)位錯切過粒子時在滑移面上引起原子錯排，需額外作功，面上引起原子錯排，需額外作功，使位錯運動困難使位錯運動困難由于粒子周圍彈性應(yīng)力場與位錯會產(chǎn)生交互作用，由于粒子周圍彈性應(yīng)力場與位錯會產(chǎn)生

43、交互作用，對位錯運動有阻礙對位錯運動有阻礙由于基體與粒子中的滑移面取向不一致，位錯切過由于基體與粒子中的滑移面取向不一致，位錯切過后會產(chǎn)生割階，割階存在會后會產(chǎn)生割階，割階存在會阻礙位錯線的運動阻礙位錯線的運動。由于粒子的層錯能與基體不同，當(dāng)擴(kuò)展位錯通過后，由于粒子的層錯能與基體不同，當(dāng)擴(kuò)展位錯通過后，其寬度會發(fā)生變化，其寬度會發(fā)生變化，引起能量升高。引起能量升高。 上述兩種機制不僅可解釋多相合金中第二相的上述兩種機制不僅可解釋多相合金中第二相的強化效應(yīng)，而且也可解釋多相合金的塑性。然而不強化效應(yīng)，而且也可解釋多相合金的塑性。然而不管那種機制均受控于粒子的本性、尺寸和分布等因管那種機制均受控于

44、粒子的本性、尺寸和分布等因素，故合理地控制這些參數(shù)，可使沉淀強化型合金素，故合理地控制這些參數(shù)，可使沉淀強化型合金和彌散強化型合金的強度和塑性在一定范圍內(nèi)進(jìn)行和彌散強化型合金的強度和塑性在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整。5.2.45.2.4塑性變形對材料組織與性能的影響塑性變形對材料組織與性能的影響1.1.顯微組織的變化顯微組織的變化 當(dāng)變形量很大時，晶粒變得模糊不清，晶粒已當(dāng)變形量很大時，晶粒變得模糊不清，晶粒已難以分辨而呈現(xiàn)出一片如纖維狀的條紋，稱為難以分辨而呈現(xiàn)出一片如纖維狀的條紋，稱為纖維纖維組織。組織。纖維的分布方向即是材料流變伸展的方向。纖維的分布方向即是材料流變伸展的方向。金屬材料金屬

45、材料塑性變形塑性變形晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量滑移帶孿晶帶晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量滑移帶孿晶帶原來的等軸晶沿變形方向伸長原來的等軸晶沿變形方向伸長纖維組織纖維組織0.2um雙相鋼的縱截面雙相鋼的縱截面雙相鋼的橫截面雙相鋼的橫截面2.2.亞結(jié)構(gòu)的變化亞結(jié)構(gòu)的變化 晶體的塑性變形是借助位錯在應(yīng)力作用下運晶體的塑性變形是借助位錯在應(yīng)力作用下運動和不斷增殖。隨著變形度的增大，晶體中的位動和不斷增殖。隨著變形度的增大，晶體中的位錯密度迅速提高，經(jīng)嚴(yán)重冷變形后，位錯密度可錯密度迅速提高，經(jīng)嚴(yán)重冷變形后，位錯密度可從原先退火態(tài)的從原先退火態(tài)的10106 6一一l0l07 7cmcm-2-2增至增至10101111一一l0l0

46、1212cmcm-2-2。 胞狀亞結(jié)構(gòu)：胞狀亞結(jié)構(gòu)：變形晶粒是由許多變形晶粒是由許多“胞胞”所組成，所組成，各個胞之間有著微小的位向差，高密度纏結(jié)位錯各個胞之間有著微小的位向差，高密度纏結(jié)位錯主要集中在胞的周圍地帶構(gòu)成主要集中在胞的周圍地帶構(gòu)成“胞壁胞壁”，而胞內(nèi)，而胞內(nèi)位錯密度很低。其隨變形量位錯密度很低。其隨變形量，胞數(shù)量，胞數(shù)量，尺寸，尺寸。 變形材料胞狀亞結(jié)構(gòu)的形成不僅與變形材料胞狀亞結(jié)構(gòu)的形成不僅與變形程度變形程度有關(guān)。有關(guān)。而且還取決于而且還取決于材料類型材料類型。 層錯能較高的金屬和合金層錯能較高的金屬和合金( (如鋁、鐵等如鋁、鐵等) )，擴(kuò)展位錯，擴(kuò)展位錯區(qū)較窄，可通過束集而

47、發(fā)生交滑移，在變形過程中區(qū)較窄，可通過束集而發(fā)生交滑移，在變形過程中經(jīng)位錯的增殖和交互作用，容易出現(xiàn)經(jīng)位錯的增殖和交互作用，容易出現(xiàn)胞狀結(jié)構(gòu)胞狀結(jié)構(gòu). . 層錯能較低的金屬材料層錯能較低的金屬材料( (如不銹鋼、如不銹鋼、黃銅黃銅) )，其擴(kuò)，其擴(kuò)展位錯區(qū)較寬，使交滑移很困難，因此在這類材料展位錯區(qū)較寬，使交滑移很困難，因此在這類材料中易觀察到中易觀察到位錯塞積群位錯塞積群，形變后大量的位錯雜亂地，形變后大量的位錯雜亂地排列于晶體中，構(gòu)成較為均勻分布的排列于晶體中，構(gòu)成較為均勻分布的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，故，故這類材料即使在大量變形時，出現(xiàn)胞狀亞結(jié)構(gòu)的傾這類材料即使在大量變形時，出現(xiàn)胞狀亞結(jié)構(gòu)的傾

48、向性較小。向性較小。3.3.性能的變化性能的變化 材料在塑性變形過程中，隨著內(nèi)部組織與結(jié)材料在塑性變形過程中，隨著內(nèi)部組織與結(jié)構(gòu)的變化，其力學(xué)、物理和化學(xué)性能均發(fā)生明顯構(gòu)的變化，其力學(xué)、物理和化學(xué)性能均發(fā)生明顯的改變。的改變。a a 加工硬化加工硬化 （1 1）加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量）加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量的增加，材料的強度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。的增加，材料的強度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。圖圖5.405.40是金屬單晶體的典型應(yīng)是金屬單晶體的典型應(yīng)力一應(yīng)變曲線力一應(yīng)變曲線( (也稱加工硬化曲也稱加工硬化曲線線) )，其塑性變形部分是由三個，其塑性

49、變形部分是由三個階段所組成階段所組成: :易滑移階段易滑移階段：c c后，應(yīng)力后，應(yīng)力增加不多，產(chǎn)生相當(dāng)大變形。增加不多，產(chǎn)生相當(dāng)大變形。線性硬化階段線性硬化階段: :隨應(yīng)變增加，應(yīng)隨應(yīng)變增加，應(yīng)力線性增加，斜率較大，加工力線性增加，斜率較大，加工硬化顯著。硬化顯著。拋物線型硬化階段拋物線型硬化階段: :隨應(yīng)變增加，隨應(yīng)變增加，應(yīng)力上升緩慢，呈拋物線型應(yīng)力上升緩慢，呈拋物線型, ,斜斜率逐漸下降。率逐漸下降。圖圖5.415.41為三種典型晶為三種典型晶體結(jié)構(gòu)金屬單晶體的體結(jié)構(gòu)金屬單晶體的硬化曲線，其中硬化曲線，其中fccfcc和和bccbcc晶體顯示出典型的晶體顯示出典型的三階段加工硬化情三階

50、段加工硬化情況況.hcp.hcp金屬單晶體的金屬單晶體的第第I I階段通常很長，遠(yuǎn)階段通常很長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他結(jié)構(gòu)的晶遠(yuǎn)超過其他結(jié)構(gòu)的晶體，以致于第二階段體，以致于第二階段還未充分發(fā)展時試樣還未充分發(fā)展時試樣就已經(jīng)斷裂了。就已經(jīng)斷裂了。 多晶體的塑性變形由于晶界的阻礙作用和晶粒之多晶體的塑性變形由于晶界的阻礙作用和晶粒之間的協(xié)調(diào)配合要求，各晶粒不可能以單一滑移系動間的協(xié)調(diào)配合要求，各晶粒不可能以單一滑移系動作而必然有多組滑移系同時作用，因此作而必然有多組滑移系同時作用，因此多晶體的應(yīng)多晶體的應(yīng)力一應(yīng)變曲線不會出現(xiàn)單晶曲線的第力一應(yīng)變曲線不會出現(xiàn)單晶曲線的第I I階段階段，而且其，而且其硬化曲線通

51、常更陡硬化曲線通常更陡. . 有關(guān)加工硬化表達(dá)形式有關(guān)加工硬化表達(dá)形式-流變應(yīng)力是位錯密流變應(yīng)力是位錯密度的平方根的線性函數(shù)，度的平方根的線性函數(shù)， = = 0 0+GbGb - -加工硬化時的切應(yīng)力，加工硬化時的切應(yīng)力， 0-0-無加工硬化時的切無加工硬化時的切應(yīng)力，應(yīng)力， - -與材料有關(guān)，與材料有關(guān)，0.3-0.50.3-0.5，- -位錯密度。位錯密度。 塑性變形過程中位錯密度的增加及其所產(chǎn)生塑性變形過程中位錯密度的增加及其所產(chǎn)生的釘扎作用是導(dǎo)致加工硬化的決定性因素。的釘扎作用是導(dǎo)致加工硬化的決定性因素。b.物理化學(xué)性能的影響物理化學(xué)性能的影響 例如，冷拔形變率為例如，冷拔形變率為82

52、%82%的純銅絲電阻率升的純銅絲電阻率升高高2%2%，同樣形變率的，同樣形變率的H70H70黃銅絲電阻率升高黃銅絲電阻率升高2020，而冷拔形變率而冷拔形變率99%99%的鎢絲電阻率升高的鎢絲電阻率升高50%50%。 由于塑性變形使得金屬中的結(jié)構(gòu)缺陷增多，由于塑性變形使得金屬中的結(jié)構(gòu)缺陷增多，自由焓升高，因而導(dǎo)致金屬中的擴(kuò)散過程加速金自由焓升高，因而導(dǎo)致金屬中的擴(kuò)散過程加速金屬的化學(xué)活性增大，腐蝕速度加快。屬的化學(xué)活性增大，腐蝕速度加快。4.4.形變織構(gòu)形變織構(gòu)（1 1）形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致各個晶粒的滑移）形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致各個晶粒的滑移面和滑移方向都要向主形變方向轉(zhuǎn)動，逐漸使多晶體中原來面和滑移方向都要向主形變方向轉(zhuǎn)動，逐漸使多晶體中原來取向互不相同的各個晶粒在空間取向上呈現(xiàn)擇優(yōu)取向的組織。取向互不相同的各個晶粒在空間取向上呈現(xiàn)擇優(yōu)取向的組織。絲織構(gòu)絲織構(gòu)：拔絲時形成織構(gòu)：拔絲時形成織構(gòu)，各晶粒的某一晶向大，各晶粒的某一晶向大致趨于與拔絲方向平行致趨于