第1章金属及合金的形变

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1、第一章 金属及合金的形变 金属变形的三个过程： 弹性变形弹性变形：结构不敏感性质，只与金属本性有关：取决于金属的键合强度 塑性变形塑性变形：结构敏感性质 内部因素：点阵类型、组织结构、元素性质等 外部因素：温度、应力大小与状态、介质、形变速度等 断裂断裂 第一节 金属与合金的弹性形变弹性形变的特点：正应力、切应力的作用都可以产生弹性变形；弹性形变具有可逆性；弹性形变时，应力与应变成线性关系，服从虎克定律；弹性形变量很小，一般不超过塑性形变量的百分之一；弹性形变不能引起金属和合金的组织转变。 原子间的相互作用力根据晶体点阵理论，金属原子间相互作用力与原子间距离 的关系为： 式中A、B是常数， 第

2、1项代表吸力，主要是由原子所带电荷产生； 第2项代表斥力，由离子与离子、电子与电子之间的静电斥力及原子动能引起。v 弹性形变的物理本质是受外力引起原子间距发生可逆变化的结果v 原子间结合力越大金属抵抗弹性形变的能力越大弹性模量越大r24ABfrr 正弹性模量（杨氏模量）,表示材料抵抗正应变的能力； 切弹性模量，表示材料抵抗切应变的能力； 波松比，表示横向变形与纵向变形之比，0.250.35之间 体积弹性模量，表示材料抵抗流体静压缩的能力。 ExyvKPv 表征材料弹性性质的几个重要物理量表征材料弹性性质的几个重要物理量2(1)E3(1 2 )EK弹性模量：反映金属原子间结合力的大小，是金属键合

3、 强度的标志之一 第二节 金属与合金的塑性形变一、一、单晶体塑性形变单晶体塑性形变 单晶体塑性形变的方式：滑移、孪生、扭折，扩散机构和晶块滑动机构。1、滑移、滑移：晶体在外力的作用下，其中一部分沿着一定晶面（滑移面）和这个晶面上的一定晶向（滑移方向），对其另一部分产生的相对移动,且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。光镜下：滑移带滑移的表象学 电镜下：滑移线滑移系：一个滑移面及其上的一个滑移方向就构成一个滑移系滑移系的特点：滑移系统具有明显的晶体学特征，无论是什么点阵类型，滑移面都是原子排列的最密面和较密面，而滑移方向是原子排列最密方向。滑移面受成分和温度的影响，可以改变，但滑移方向是不灵

4、敏的，不会改变。滑移系的个数：（滑移面的个数）滑移系的个数：（滑移面的个数）（每个面上所具有滑移方向的个数）（每个面上所具有滑移方向的个数）金属材料塑性与滑移系的数目有关，一般滑移系越多，塑性好 ；同时与与滑移面密排程度和滑移方向个数有关；还与同时开动滑移系数目有关晶体结构滑移面滑移方向滑移系数目常见金属面心立方1114312Cu,Al,Ni,Au1106212Fe,W,Mo体心立方12112112Fe,W12324124Fe密排六方0001133Mg,Zn,Ti21102、滑移的临界分切应力 ：在滑移面上沿滑移方向开始滑移的在滑移面上沿滑移方向开始滑移的最小分切应力。外力在滑移方向上的分最小

5、分切应力。外力在滑移方向上的分解。解。 Schmid定律：对于一定的晶体，当温度一定，形变速度一定，滑移系统一定时，临界分切应力不随取向因子改变。ccoscoscs c c取决于金属的本性，不受取决于金属的本性，不受 ， 的影响；的影响； 或或 9090 时，时， s s ； c c s scoscos coscos s s的取值的取值 ， 4545 时，时， s s最小，晶体易滑移；最小，晶体易滑移； 软取向：值大；软取向：值大； 取向因子：取向因子：coscos coscos 硬取向：值小。硬取向：值小。 滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动（1）位向和晶面的变化：拉伸时,滑移面和滑移方向趋于

6、平行于力轴方向；压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。 无约束时 有约束时，导致转动 压缩时，滑移面趋于垂直于压缩轴 几何硬化：几何硬化： ， 远离远离4545 ，滑移变得困难；，滑移变得困难；（2 2）取向因子的变化）取向因子的变化 几何软化；几何软化； ， 接近接近4545 ，滑移变得容易。，滑移变得容易。 影响临界分切应力的因素： 成份：一般随合金元素增加而增大，但元素量超过一定量后反而会下降； 温度：温度升高，临界分切应力下降； 形变速度：形变速度增加，临界分切应力增大； 表面的氧化膜增大临界分切应力； 周围活性介质，临界分切应力降低双滑移：双滑移：在不同滑移面和不同滑移方向的两个系统上

7、进行的滑移称作双滑移，依此类推有三滑移，四滑移等，统称为多滑移交叉滑移：交叉滑移：沿两个不同滑移面和共同滑移方向上进行的滑移称为交叉滑移（铅笔式滑移或波滑移）。3、多滑移单晶体滑移的基本特点总结：单晶体滑移的基本特点总结：滑移通常是沿着滑移面和滑移方向进行，一般滑移面都是晶体中原子的最密面或次密排面，而滑移方向则总是原子最密排方向；晶体开始滑移，必须有一定大小的临界分切应力 ，对于一定的晶体，当温度、形变速度、滑移系统一定时， 与取向因子无关。滑移时，滑移面上原子相对位移量可以是原子间距的许多倍（数量级可达几十至几百个nm）滑移过程中，各部分晶体之间虽然没有发生位向改变，但整个晶体要相对于外力