工程材料-金屬的塑性變形與再結(jié)晶

第六章

金屬的塑性變形與再結(jié)晶壓力加工方法示意圖第一節(jié)金屬的塑性變形一、單晶體金屬的塑性變形（一）試驗(yàn)現(xiàn)象孿生變形示意圖高溫合金中的孿晶晶體的塑性變形方式主要有:滑移和孿生其中滑移是最基本的變形方式.（二）試驗(yàn)現(xiàn)象分析

1、“錯(cuò)動(dòng)”所沿的一定的晶面與晶向2、“錯(cuò)動(dòng)”的原因——正應(yīng)力σ切應(yīng)力τ3、“滑移”定義：指在τ分作用下，晶體的一部分沿著一定晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相對(duì)于晶體的另一部分發(fā)生的滑動(dòng)?！皩\生”定義：指在τ分作用下，晶體的一部分沿著一定晶面（孿生面）上的一定方向（孿生方向）相對(duì)于晶體的另一部分發(fā)生的滑動(dòng)。（三）滑移發(fā)生的條件1、內(nèi)部條件滑移面滑移方向滑移系常見金屬的滑移系fcc：｛111｝×<110>12bcc：｛110｝×<111>12hcp：｛0001｝×<1120>3滑移面與滑移方向的特點(diǎn):原子密排面和原子密排方向面間距最大的面和原子間距最小的方向滑移系對(duì)塑性變形能力的影響

數(shù)量不同時(shí):bcc、fcc>hcp數(shù)量相同時(shí):fcc>bcc總結(jié):fcc>bcc>hcp

2、外部條件------切應(yīng)力τ分

τ分<τk時(shí)：彈性歪扭τ分>τk時(shí)：滑移塑變1)取向因子

τ分＝σ外[

cosφ×cosλ]＝σ外×取向因子取向因子大，有利滑移——稱軟取向取向因子小，不利滑移——稱硬取向3)滑移時(shí)的晶體轉(zhuǎn)動(dòng)2)臨界分切應(yīng)力τk定義：使位錯(cuò)開動(dòng)所需的最小τ分,即：（四）滑移的微觀機(jī)理

1、剛性滑移模型2、位錯(cuò)滑移模型

3、塑性變形實(shí)質(zhì)

在τ分作用下，在滑移面上位錯(cuò)，沿滑移方向不斷運(yùn)動(dòng)、消失和增殖的過程。（五）孿生

1、定義：金屬晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（孿生面）和晶向（孿生方向）發(fā)生的切變。2、特點(diǎn)：需要的τ分大；塑變量??；變形速度快。刃型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)螺型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)電子顯微鏡下位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)1、多晶體的組織特點(diǎn)工程上使用的金屬材料大多為位向、形狀、大小不同的晶粒組成的多晶體。多晶體與單晶體的差異:晶界、取向不同的晶粒多晶體組織二、多晶體的塑性變形多晶體晶粒結(jié)構(gòu)晶體的晶界結(jié)構(gòu)3、晶界對(duì)多晶體塑變的影響

晶界阻礙塑變的進(jìn)行，晶界使金屬材料塑性變形抗力提高，具有強(qiáng)化作用。2、多晶體的塑性變形

多晶體內(nèi)單晶體的變形仍是以滑移和孿生兩種方式進(jìn)行的。不同取向的晶粒和晶界影響變形，所以多晶體的塑性變形比單晶體復(fù)雜。4、晶粒取向(位向差)對(duì)多晶體塑變的影響不同取向的晶粒相互制約，彼此阻礙變形→多晶變形抗力↑

較多的軟取向晶粒增加了塑性變形的均勻性.5、多晶體塑性變形過程和特點(diǎn)

在外力作用下，軟取向晶粒A中位錯(cuò)先運(yùn)動(dòng),逐步過渡到硬取向C.由少數(shù)晶粒變形到多數(shù)晶粒變形.多晶體塑變的特點(diǎn)：晶粒位向各異,軟取向的晶粒先變形,然后過渡到硬取向晶粒,變形由不均勻逐步發(fā)展到均勻變形.6、晶粒大小與性能的關(guān)系——細(xì)晶強(qiáng)化

①晶粒越細(xì)→晶界面積↑相互約束晶粒數(shù)↑→多晶體變形抗力↑→σs↑Hall-Patch公式:σs=σ0+Kyd-1/2σ0－晶內(nèi)變形抗力（常數(shù)）Ky－反映晶界對(duì)變形影響的常數(shù)②晶粒越細(xì)→變形越均勻→局