《无机材料物理性能》第3讲

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1、2022年年5月月31日日基本概念及现象基本概念及现象 : : 塑性变形的一般特点塑性变形的一般特点变形不可逆；变形不可逆；主要有切应力引起；主要有切应力引起；指标指标延伸率，断面收缩率；延伸率，断面收缩率；形变程度大；形变程度大；塑性变形能力和抗力受多种因素影塑性变形能力和抗力受多种因素影响；响；变形过程会产生回复、再结晶、应变形过程会产生回复、再结晶、应力松弛等；力松弛等；伴随有弹性变形和加工硬化，伴随有弹性变形和加工硬化，变形曲线非线性。变形曲线非线性。 s 屈服强度屈服强度滑移：晶体的一部分相对另一部分平移滑动。在晶体中有许多族平行晶面，每一族晶面都有一定面间距，且晶面指数小的面，原子

2、的面密度越大，面间距越大，原子间的作用力小，易产生相对滑动。产生滑移的条件： 面间距大； 滑移矢量（柏格斯矢量）小； 每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反。2. 滑移系统和临界分解剪切应力 coscosAFAFAFcoscos滑移面面积：滑移面面积：A/cos ；F在滑移面上分剪力：在滑移面上分剪力：Fcos ；滑移面上滑移面上F方向的应力为：方向的应力为：滑移面上分剪应力：滑移面上分剪应力： 在同样外应力作用下，引起滑移面上剪应力在同样外应力作用下，引起滑移面上剪应力大小决定大小决定 cos cos coscos 的大小；的大小； 滑移系统越多，滑移系统越多， cos cos

3、coscos大的机会就多，大的机会就多，达到临界剪切应力的机会也越多。达到临界剪切应力的机会也越多。金属与非金属晶体滑移难易的比较金属与非金属晶体滑移难易的比较 金属金属 非金属非金属 由一种离子组成由一种离子组成 组成复杂组成复杂金属键无方向性金属键无方向性 共价键或离子键有方向共价键或离子键有方向 结构简单结构简单 结构复杂结构复杂 滑移系统多滑移系统多 滑移系统少滑移系统少 从原子尺度变化解释塑性形变：当构成晶体从原子尺度变化解释塑性形变：当构成晶体的一部分原子相对于另一部分原子转移到新的一部分原子相对于另一部分原子转移到新平衡位置时，晶体出现永久形变，晶体体积平衡位置时，晶体出现永久形

4、变，晶体体积没有变化，仅是形状发生变化。没有变化，仅是形状发生变化。 如果所有原子同时移动，需要很大能量才出如果所有原子同时移动，需要很大能量才出现滑动，该能量接近于所有这些键同时断裂现滑动，该能量接近于所有这些键同时断裂时所需的离解能总和；时所需的离解能总和； 由此推断产生塑变所需能量与晶格能同一数由此推断产生塑变所需能量与晶格能同一数量级；但实际测试结果：晶格能超过产生塑量级；但实际测试结果：晶格能超过产生塑变所需能量几个数量级。变所需能量几个数量级。 位错位错 解释。解释。晶体的上半部平面，比起它的正常平衡位置来要靠得紧一些，而晶体的下半部平面比起正常平衡位置来则离得远一些。可以把变形看

5、作是由于在晶体的上半部分插入一额外的原子平面AB引起的。图5.2为含Na的-刚玉的高分辩晶体结构像，它显示了刃型位错特征。 除上述位错外，实际晶体中还会出现刃型位错和螺型位错的过渡型位错。 在混合位错中，柏格斯矢量B在垂直于和平行于位错线之间的各种位置上取向。 图5.6（a）（b）分别为弯曲位错线EF的示意图和位错线周围原子排列的俯视图。在图中E处，位错线与滑移方向平行，是纯螺型位错；在F处，位错线与滑移方向垂直，是刃型位错。EF线上，除E、F二处之外的部分，位错线与滑移方向既不平行又不垂直，属混合型位错，混合型位错的原子排列，如图5.6（b）,应介于螺型位错与刃型位错之间，它们可以分解为螺型