材料科学基础 chp_5__材料的形变和再结晶.答案共104页文档
材料科学基础_第五章材料的形变和再结晶
材料科学基础_第五章材料的形变和再结晶材料的形变是指材料在外力作用下发生的形状、尺寸及结构的变化。
形变可以分为弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指物质在外力作用下只发生形状的改变，而不发生组织内部结构的改变，当外力消失时，物质能恢复到原来的形状。
塑性变形是指物质在外力作用下发生形状和内部结构的改变，当外力消失时，物质不能恢复到原来的形状。
形变过程中，材料的内部晶粒会发生滑移、动晶界和晶界迁移等变化，这些变化有助于减小材料中的位错密度，同时也能影响晶粒的尺寸、形状和分布。
当形变达到一定程度时，晶粒内部会产生高密度的位错，这会导致晶体的韧性下降，同时也容易引起晶粒的断裂和开裂。
因此，形变过程中产生的位错对材料的性能具有重要影响。
再结晶是指在材料的形变过程中，通过退火处理使晶粒重新长大，去除或减小形变过程中产生的位错和晶界等缺陷，从而改善材料的力学性能和其他性能。
再结晶的发生与材料的种类、成分、形变方式等因素有关。
再结晶可以通过两种方式实现：显微再结晶和亚显微再结晶。
显微再结晶是指晶粒在正常晶界上长大，形成新的晶粒；亚显微再结晶是指材料中的一些晶粒发生部分再结晶，形成较大的再结晶晶粒。
再结晶的发生和发展受到晶粒的尺寸、形状和分布的影响。
晶粒尺寸越小，再结晶发生越容易，且再结晶晶粒的尺寸也越小。
再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能影响很大。
晶粒尺寸较小的材料通常具有优良的力学性能和高韧性，且易于加工。
因此，控制再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能优化和加工有重要意义。
总之，材料的形变和再结晶是材料科学中重要的研究领域。
通过研究形变和再结晶的机制和规律，可以优化材料的性能和加工过程，从而推动材料科学的发展和应用。
材料力学基础-变形与再结晶
3.弹性变形的不完整性(滞弹性)
❖ 当考虑金属在一恒定应力作用下，发生弹性 变形时弹性应变量与时间的关系，可以发现 金属的弹性变形的不完整性。见图5.3：
即在弹性范围内加载或去载，发现应变 不是瞬时达到其平衡值，而是通过一种驰豫 过程来完成的，即随时间的延长，逐步趋于 平衡值的，在应力作用下逐渐产生的弹性应 变叫滞弹性应变或弹性后效。
❖ 包申格效应：材料经小的预变形（小于4％） 后，同向加载σe升高，反向加载σe下降的现 象。
❖ 弹性滞后：由于应变落后于应力，使σ-ε曲线 上加载线与卸载线不重合而形成一封闭回路， 称为弹性滞后。应力-应变曲线成一回线，回 线所包围的面积是应力循环一周所消耗的能 量，称为内耗。见下图
二、粘弹性
f.交滑移
交滑移：是指两个或多个滑移面沿同一个滑
移方向交替或同时进行的滑移。
两个或多个滑移面沿同一滑移方向的滑 移－交滑移；刃位错的滑移面被限定在由位 错线与柏氏矢量构成的平面上，它只有一个 滑移面不能进行交滑移；纯螺位错的柏氏矢 量与位错线平行，滑移面可以是任何一个含 有位错线的密排面，这些密排面可沿同一个 方向滑移。所以螺位错能进行交滑移。
2.弹性变形的主要特点和弹性模量
①主要特点 1)弹性变形具有可逆性， 2)弹性应变量很小，通常＜1%， 3)应力与应变成正比，即服从虎克定律。
杨氏(正变)弹性模量E与切变弹性模量G之间的
关系为：G
E
2(1 )
ν为泊松比，表示材料侧向收缩能力，在拉伸试验时
指材料横向收缩率与纵向伸长率的比值。
一般金属材料的泊松比在0.25~0.35之间。
所以弹性变形量△L=FL0/A0E 1)在材料一定时只能增大零件的截面积A0；
2)在零件截面积不能改变时，只能选用弹性模 量大的材料。
材料科学基础-材料的形变和再结晶
材料科学基础-材料的形变和再结晶材料科学基础-材料的形变和再结晶(总分：440.00，做题时间：90分钟)⼀、论述题(总题数：44，分数：440.00)1.有⼀根长为5m、直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉⼒作⽤下，此线的总长度。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(在弹性范围内，应⼒与应变符合胡克定律σ=Eε，⽽[*]，所以[*])解析：2.⼀Mg合⾦的屈服强度为180MPa，E为45GPa，①求不⾄于使⼀块10mm×2mm的Mg板发⽣塑性变形的最⼤载荷。
②在此载荷作⽤下，该镁板每mm的伸长量为多少?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(①不发⽣塑性变形的最⼤载荷可根据应⼒近似等于屈服强度时来计算：F=σA=180×106×10×2×10-6=3600N② [*])解析：3.已知烧结Al2O3的孔隙度为5%，其E=370GPa。
若另⼀烧结Al2O3的E=270GPa，试求其孔隙度。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(陶瓷材料的E与其孔隙体积分数φ之间的关系可⽤下式表⽰：E=E0(1-1.9φ+0.9φ2)式中E0为⽆孔隙材料的弹性模量。
将已知条件代⼊上式，可求得[*]故φ1=19.61%)解析：4.有⼀Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为1cm，接着再将此板厚度减⼩到0.6cm，试求总冷变形度，并推测冷轧后性能的变化。
材料科学 材料的变形与再结晶
一、冷变形后的组织结构
1. 晶粒沿变形方向伸长，形成纺锤状或纤维状。
2. 位错密度增加，位错聚集，形成位错缠节，晶粒内部被
分割破碎，形成胞状亚结构，位错集中在胞壁，或形
成位错网络。
3. 第二相或夹杂物沿变形方向拉长，形成流线或带状组织。
4. 晶粒发生转动，各晶粒的取向趋于一致，形成变形织构。
（1）变形织构
塑性变形后多晶体具有择优取向的结构称为变形织构。
（2）织构类型
•丝织构：各晶粒中某一晶向[uvw
uvw]]趋于平行力轴方向。
•板织构：各晶粒中某一晶面（hkl）趋于平行轧面，某一晶向[uvw
uvw]]趋于平行轧向。
（3）织构表示——极图。
材料科学基础复习试题和部分答案解析
材料科学基础复习试题和部分答案解析单项选择题：第1章原子结构与键合1.高分子材料中的C-H化学键属于。
（A）氢键（B）离子键（C）共价键2.属于物理键的是。
（A）共价键（B）范德华力（C）离子键3.化学键中通过共用电子对形成的是。
（A）共价键（B）离子键（C）金属键第2章固体结构4.以下不具有多晶型性的金属是。
（A）铜（B）锰（C）铁5.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。
（A）fcc （B）bcc （C）hcp6.与过渡金属最容易形成间隙化合物的元素是。
（A）氮（B）碳（C）硼7.面心立方晶体的孪晶面是。
（A）{112} （B）{110} （C）{111}8.以下属于正常价化合物的是。
（A）Mg2Pb （B）Cu5Sn （C）Fe3C第3章晶体缺陷9.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为。
（A）肖特基缺陷（B）弗仑克尔缺陷（C）线缺陷10.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对的点缺陷称为。
（A）肖脱基缺陷（B）Frank缺陷（C）堆垛层错11.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系是？（A）垂直（B）平行（C）交叉12.能进行攀移的位错必然是。
（A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错13.以下材料中既存在晶界、又存在相界的是（A）孪晶铜（B）中碳钢（C）亚共晶铝硅合金14.大角度晶界具有____________个自由度。
（A）3 （B）4 （C）5第4章固体中原子及分子的运动15.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。
（A）距离（B）时间（C）温度16.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为。
（A）原子互换机制（B）间隙机制（C）空位机制17.固体中原子和分子迁移运动的各种机制中，得到实验充分验证的是（A）间隙机制（B）空位机制（C）交换机制18.原子扩散的驱动力是。
（4.2非授课内容）（A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度19.A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则。
材料的变形和再结晶(1)
四、粘弹性
变形形式除了弹性变形、塑性变形外还有一种粘性流动。所 谓粘性流动是指非晶态固体和液体在很小外力作用下便会发 生没有确定形状的流变，并且在外力去除后，形变不能回复。
纯粘性流动服从牛顿粘性流动定律：
d
dt
式中σ为应力； ε为应变速率；η称为粘度系数，反映了流
体的内摩擦力，即流体流动的难易程度，其单位为Pa·s。 一些非晶体，有时甚至多晶体，在比较小的应力时可以同时
刃型位错滑移示意图 37
PN
2G
1
exp[
2d ] (1 )b
2G
1
exp[
2W
b
]
d:面间距；b：滑移方向的原子间距；γ：泊松比；W： 位错的宽度。
1）位错宽度越宽，即点阵畸变区宽，位错周围附近的原子越 接近平衡位置，弹性畸变能低，位错移动时其它原子移动的 距离小，产生阻力小。
2）d值大，位错强度小，阻力也小，一般沿面密度大的方向 进行；
1 切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；3 不
改变结构。
不改变。
改变，形成镜面对称
关系
滑移方向上原子间 小于孪生方向上的原 距的整数倍，较大。 子间距，较小。
cos F cos cos
A
k
F cos cos
A
s
cos
cos
s
cos
k cos
单晶体的屈服强度随取向因子而改变 φ=45º时， cos cos ， 取1向因子达到最大值，产 生拉
2
伸变形的屈服应力最小。
φ=90º或0º时, σS =∞, 晶体不能沿该滑移面产生滑 移。
28
移时为起始屈服强度σs。 取向因子越大，则分切应力越大。 对于任一给定的 φ值，取向因子的最大值出现在
材料科学基础第五章 材料的变形与再结晶
ψ=（Fo－Fk）/ Fo×100%
2、塑性的实际意义
• 金属材料的塑性指标是安全力学性能指标；
• εf –材料均匀变形的能力。
此时，外力对两个滑移系的取向因子完全相同。
• 具有多滑移系的晶体，除多系滑移外, 还可发生交滑移
（cross-slip）
• bcc结构中最易发生交滑移。
（6）滑移中的位错机制
• 滑移是借助于位错在滑移面上运动来逐步进行的；
晶体的滑移必在一定外力作用下才能发生，说明位
错运动要克服阻力，该阻力来自点阵阻力，称为派
纳P—N力，其大小为： • ηP-N = 2Gexp(-2пW/b)/(1-ν) ηP-N与位错的宽度W 呈指数关系，滑移面间距d增大，w[=d /(1-ν)]增大， 或滑移方向上原子间距b减小，则ηP-N下降，滑移阻
力小, 滑移容易进行。
刃位错的滑移示意图
刃位错的滑移模型
螺位错的滑移模型
2.孪生
第五章 材料的变形和再结晶
概
一、 机械性能(力学性能)
述
1. 定义:材料承受外力作用的能力。 2. 机械性能四大指标： 强度、硬度、塑性、韧性。 3.实验 通过实验可以测出相应的机械性能指标， 最常见的是拉伸实验、硬度实验和冲击实验。
二、拉伸试验
⑴ 实验设备
拉伸试验的现场录像
材料试验机。 ⑵ 拉伸试样 圆试样 长试样 扁试样 短试样 ⑶ 拉伸过程
• 根据拉伸试验研究表明，金属在外力作用下一般经历三个阶段：
弹性变形（elastic deformation） 塑性变形（plastic deformation） 断裂（fracture）
814材料科学基础-第五章 材料的形变和再结晶知识点讲解
北京科技大学材料科学与工程专业814 材料科学基础主讲人：薛春阳第五章材料的形变和再结晶本章主要内容1.弹性和黏弹性2.晶体的塑性变形3.回复和再结晶4.热变形和动态回复、动态再结晶5.陶瓷形变的特点本章要求1.了解弹性和黏弹性的基本概念2.熟悉单晶体的塑性变形过程3.熟悉多晶体的塑性变形过程4.掌握塑性变形对材料组织和性能的影响5.掌握回复和再结晶的概念和过程6.熟悉动态回复和动态再结晶的概念和过程7.了解陶瓷变形的特点和一些基本概念应变应力b σsσe σbk s e ob εk ε变形的五个阶段：1.弹性变形2.不均匀的屈服变形3.均匀的塑性变形4.不均匀的塑性变形5.断裂阶段抗拉强度屈服强度弹性极限知识点1 弹性的不完整性定义：我们在考虑弹性变形的时候，通常只是考虑应力和应变的关系，而没有考虑时间的影响，即把物体看作是理想弹性体来处理。
但是，多数工程上应用的材料为多晶体甚至为非晶体，或者是两者皆有的物质，其内部存在着各种类型的缺陷，在弹性变形是，可能出现加载线与卸载线不重合、应变跟不上应力的变化等有别于理想弹性变形的特点的现象，我们称之为弹性的不完整性。
弹性不完整的现象主要包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后、循环韧性等1.包申格效应材料预先加载才生少量的塑性变形（4%），而后同向加载则 升高，反向加载则 下降。
此现象称之为包申格效应。
它是多晶体金属材料的普遍现象。
2.弹性后效一些实际晶体中，在加载后者卸载时，应变不是瞬时达到其平衡值，而是通过一种弛豫过程来完成其变化的。
这种在弹性极限 范围内，应变滞后于外加应力，并和时间有关的现象，称之为弹性后效或者滞弹性。
3.弹性滞后由于应变落后与应力，在应力应变曲线上，使加载与卸载线不重合而是形成一段闭合回路，我们称之为弹性滞后。
弹性滞后表明，加载时消耗于材料的变形功大于卸载时材料恢复所释放的变形功，多余的部分被材料内部所消耗，称之为内耗，其大小用弹性滞后环的面积度量。
材料科学基础第五章材料的形变和再结晶
应力
b
a
a'
应变
0
0 c
时间
an
三、弹性滞后
应变落后于应力，-曲线上加载线与卸载线不再是一条 直线，而是形成一封闭回线 表明加载时消耗于材料的变形功大于卸载时材料恢复所释 放的变形功，多余的部分被材料内部所消耗，称之为内耗， 其大小即用弹性滞后环面积度量。
功
5.1.4 粘弹性（高分子材料）
1、粘弹性：一些非晶或多晶体，在比较小的应力 时可以同时表现出粘性和弹性。
广义的胡克定律：
x
y
C 11 C 21
C 12 C 22
C 13 C 23
C 14 C 24
C 15 C 25
C C
16 26
x y
z xy
C C
31 41
C 32 C 42
C 33 C 43
C 34 C 44
C 35 C 45
C C
36 46
z xy
xz yz
5.1.2 弹性变形的本质
原子、离子间的相互作用力：
平衡位置r0，系统的能量最低 受外力偏离平衡位置，有变形，产生引力或斥力， 能量升高
当外力消失，原子将恢复到平衡位置，变形完全消 失，能量下降
E
斥 力 r0
引力
r
5.1.3 弹性的不完整性
理想的弹性体：
E
理想的弹性体是不存在的，可能出现加载线与
当应力达到一定的大小时，晶体中一定方向的层片 之间就会产生的相对滑移，大量的层片间滑动的累 积，就成为宏观塑性变形。
S 32 S 42
S 33 S 43
S 34 S 44
xz yz
S
51
材料科学基础材料的变形和再结晶介绍
二、回复机制 回复机制随回复退火温度而异，有下面几种。 1.低温回复 经冷加工变形的金属通常在较低的温度范围就 开始回复。表现在因变形而增多的电阻率发生不同 程度的下降，而机械性能基本保持不变。电阻率对 点缺陷很敏感,机械性能对点缺陷不敏感。因此，低 温下回复和金属中点缺陷变化有关。研究结果表明 ：低温回复主要是塑性变形所产生的过量空位消失 的结果。
加热时冷变形金属显微组织发生变化
（a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后 的组织 （b）经580ºC保温3秒后的组织
白色小的颗粒(再结晶出的新的晶粒)
（c）580ºC保温4秒后的金相组织 （d）580ºC保温8秒后的金相组织
完成了再结晶
（e）580ºC保温15分后的金相组织 （f）700ºC保温10分后晶粒长大的的金相组织
变形程度对再结晶晶粒尺寸的影响
加热温度与晶粒尺寸
5.3.4. 晶粒长大
再结晶结束后，材料的晶粒一般比较细小(等 轴晶 ) ，若继续升温或延长保温时间，晶粒会继 续长大。晶粒长大是一个自发过程。晶粒长大的 驱动力来自总的界面能的降低。 根据再结晶后晶粒长大特点，分为: （1）正常晶粒长大（normal grain growth）:均 匀长大 （2）异常晶粒长大（abnormal grain growth）: 不 均 匀 长 大 ， 又 称 二 次 再 结 晶 (secondary recrystallization) ；把通常说的再结晶称为一次 再结晶(primary recrystallization)。
第五章(III)
回复和再结晶
金属在塑性变形后，无论在结构或性 能上都发生明显地变化。
(1)结构方面 晶粒形状变化——沿变形方向伸长； 晶粒内产亚结构；晶粒择优取向。 (2)性能方面 强度、硬度上升，塑性下降；电阻率 增加；导热性下降；扩散率增加；内应力增加（有 三种类型内应力：宏观内应力、微观内应力、点阵 畸变）。 更重要的是晶体变形后，体系处于热力学上的 高能态，是热力学不稳定的。
第五章材料的形变和再结晶
第五章材料的形变和再结晶材料的形变和再结晶是材料科学与工程领域中非常重要的一个方面。
在材料的加工过程中，材料会发生形变现象，并且随着形变的进行，材料的晶粒也会重新排列，从而形成新的晶粒结构，这就是再结晶现象。
形变和再结晶对材料的性能和性质有着重大的影响，因此研究材料的形变和再结晶是十分重要的。
首先，让我们来了解一下形变现象。
形变是指材料在外力的作用下，改变其形状、大小和位置的过程。
形变可以分为弹性形变和塑性形变。
弹性形变是材料在外力作用下发生的可恢复变形，当外力消失后可以恢复到原来的形状。
而塑性形变是材料在外力作用下发生的不可恢复变形，当外力消失后不能恢复到原来的形状。
塑性形变可以进一步细分为冷加工和热加工。
冷加工是指材料在常温下进行的变形，而热加工是指材料在高温下进行的变形。
形变的过程中，材料的晶粒也会发生重排，从而影响材料的性能。
然后，我们来了解一下再结晶现象。
再结晶是指材料在塑性变形过程中，晶界和晶内发生的晶粒重排，并产生新的晶粒结构的过程。
再结晶可以恢复材料的塑性，并调整材料的晶粒结构，从而改善材料的综合性能。
再结晶可以分为两种类型：动态再结晶和静态再结晶。
动态再结晶是在连续变形中发生的再结晶，晶粒较小，形成时的应变较大。
而静态再结晶是在停止变形后发生的再结晶，晶粒较大，形成时的应变较小。
再结晶的条件包括温度、应变速率、变形温度等因素。
形变和再结晶对材料性能的影响是非常重要的。
首先，形变可以提高材料的力学性能。
塑性变形可以提高材料的强度和韧性，使材料更加适用于工程应用。
其次，再结晶能够改善材料的综合性能。
再结晶可以调整材料的晶粒结构，消除变形过程中的组织缺陷，从而提高材料的强度、塑性和韧性。
此外，再结晶还能改善材料的晶界特性，提高材料的耐腐蚀性能。
最后，让我们来看一下材料的形变和再结晶在实际应用中的一些例子。
举个例子，对于金属材料，通过冷加工可以使其产生塑性变形，从而提高其强度。
但是过多的冷加工会使材料变脆，此时需要进行热处理来进行再结晶。
材料科学基础课后答案
材料科学基础课后答案1. 介绍。
材料科学基础是材料科学与工程专业的重要基础课程，通过学习这门课程，可以帮助学生建立起对材料科学的基本理论和知识体系。
在课堂学习之外，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
下面是材料科学基础课后习题的答案，希望对同学们的学习有所帮助。
2. 课后习题答案。
（1）什么是晶体？晶体的特点是什么？答，晶体是由具有一定周期性排列的原子、离子或分子组成的固体。
晶体的特点包括具有长程有序性、具有周期性、具有面向性、具有各向同性等。
（2）请简要描述金属的晶体结构。
答，金属的晶体结构包括面心立方结构、体心立方结构和简单立方结构。
其中，面心立方结构的原子在每个面的中心和每个边的中点上各有一个原子，体心立方结构的原子在每个面的中心和立方体的中心各有一个原子，简单立方结构的原子只占据了立方体的顶点。
（3）材料的力学性能包括哪些指标？分别是什么意义？答，材料的力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性和刚性等指标。
强度是材料抵抗外力破坏的能力，硬度是材料抵抗表面划伤的能力，韧性是材料抵抗断裂的能力，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力，刚性是材料抵抗变形的能力。
（4）简述材料的热性能指标及其意义。
答，材料的热性能指标包括热传导性、膨胀系数和热稳定性等。
热传导性是材料传导热量的能力，膨胀系数是材料在温度变化时的膨胀程度，热稳定性是材料在高温下的稳定性能。
3. 总结。
通过对材料科学基础课后习题的答案解析，可以更加深入地理解材料科学的基本理论和知识体系。
希望同学们能够在课后及时复习、总结，提高对材料科学的理解和应用能力。
材料科学基础 chp_5__材料的形变和再结晶.答案
• 由于晶体转动，m 的变化也可能使螺位错由一个滑移
面转移到更有利的滑移面上进行，称为交滑移（共同
的滑移方向，不同滑移面）。
b 铝表面的波纹状滑移带
返回
6、单晶体的应力－应变曲线
典型曲线一般分为三阶段 Ⅰ：单滑移（加工硬化系数小） ζ
A
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ：多滑移（加工硬化明显）
Ⅲ：动态回复（异号位错抵消
和 并非真实。例如产生缩颈后，截面大大缩小,缩颈
P 处的应力应为 P ，远大于 ，从而产生了假象。为 A0 A颈 克服这一缺点，引入真应力－真应变曲线，也叫流变曲
线，瞬时应力叫流变应力。
返回
• 真应变e，按瞬时值求得： ∴ 总应变为：
dL de p L
A0
L L0 L0
e
第五章
材料的变形和再结晶
金属成型的重要手段
成分组 织结构
材料特性 合成与制备
服役行为与寿命
返回
章目录：
5.1 5.2 5.3 弹性和粘弹性 单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形
5.4
5.5 5.6
合金的塑性变形
塑性变形对金属组织及性能的影响 热变形与动态回复与再结晶
返回
• 延展性是金属最基本的性质之一。 利用它可成型金属零部件。掌握变形的规律，可方 便的控制塑性加工的进程；如果设法阻止或延缓金 属的变形，则是强化材料的途径。 • 本章重点研究材料的变形规律及其微观机制，分析其 影响因素。
位错密度不再增加）
•
ε
沿特殊方向（多个滑移系取向因子m 相同）拉伸，此时 无第Ⅰ阶段，如图A曲线。
返回
例： f.c.c中特殊方向上的等同滑移系
• 沿 <001> 8个等同滑移系； • 沿 <110> 4个等同滑移系；
材科基5 材料的变形和再结晶(2)
再结晶的形核不是新相，其晶体结构没有改变。
1 形核机22
第八节 再结晶
1 形核 1)晶界弓出形核机制
变形量较小时（<20%），晶界凸出形核。晶界处A 晶粒某些亚晶粒通过晶界弓出迁移而凸向亚晶粒小的 方向，以吞食B晶粒中亚晶的方式形成无畸变的再结晶 形核。
23
2)亚晶形核机制 一般发生在冷变形度大时.分为: 亚晶合并机制和亚晶迁移机制。 ①亚晶合并机制，适于变形量大的高层错能金属.
亚晶边界上的位错网络通过解离、拆散、以及位错的滑移和 攀移，转移到周围其它晶界上，导致亚晶边界的消失和合并。
合并后的亚晶尺寸增大，以及亚晶界位错密度增加（因为位 错数量不减少但是转移到周围其他位错处），相临位错取向增大， 转化为大角度晶界，具有大的迁移速率，能清除移动过程中的位 错，使它后面留下无畸变的晶体，成为形核的核心。
构缺陷衰减速率，是缺陷浓度和缺陷迁移率的函数，仿照化学动
力学的方法，可以用一级化学反应速度方程来表达：
dCP dt
ACP
exp
Q RT
则（2）式变为：
d(P dt
P0 )
KcP
A exp
Q RT
d(P
将（1）式代入： dt
P0 )
K
P
P0 K
A
exp
Q RT
13
得： d (P P0 ) A exp Q dt 或 dx A exp Q dt
状和尺寸。
4
第六节 冷变形金属在加热时的 组织与性能变化
二 显微组织变化（示意图）
Smith W F. Foundations of Materials
Science and Engineering.
材料科学基础-变形与再结晶
向原 弹子 性非 模密 量排 低方
5
第五章
材料的变形与再结晶
★ 一般地，金属（多孔金属除外）的弹性模量对组织不敏感； ★ 陶瓷材料的弹性模量对组织敏感。
晶体相 玻璃相
泡沫铝
BN-AlN陶瓷(助烧剂Y2O3)
问题： ①Fe的熔点为1538℃,Cu的熔点为1080℃，那一个的弹性模量更高？ ②细化晶粒可以提高金属的强度，可以提高其弹性模量吗？
外力 f 0
r0
r 原子间作用力 与其间距关系
吸引力 排斥力 du/dr=0
r
外力
3
第五章
材料的变形与再结晶
二、弹性变形特征和弹性模量
1、普弹性（能弹性）变形 大多数情况下，金属、无机非金属晶体材料的弹性变形都表现 为普弹性变形。
（1）变形特征：
①变形是完全可逆的。 ②应变与应力能瞬时达到平衡，且满足：σ=Eε和τ=Gγ
第五章
材料的变形与再结晶
第五章 材料的形变与再结晶
1
第五章
材料的变形与再结晶
变形：物体尺寸或形状发生改变。 变形分类： 弹性变形：变形量仅是应力函数，且可以自动恢复的变形。
塑性变形：变形量仅是应力函数，且不能自动恢复的变形。 粘弹性变形：变形量是应力和时间函数，兼有可逆和不可逆变形特 征的变形。
变形产生的原因： 在外力作用下，物体内部原子、离子或分子之间的相对空间位 置或分子形态（高分子）发生了改变。
分切向力
N
T
则外力在滑移面上沿滑移方向的分 切应力为：
F r A
Fr F cos F cos cos A A0 / cos A0 cos cos
cos cos 称为施密特因子。
材料科学基础课后答案
材料科学基础课后答案材料科学基础是一门探索材料结构与性能之间关系的学科，它为我们提供了一种更深入了解不同材料特性与应用的途径。
在本篇文章中，我将根据材料科学基础课后题目，对每个问题给出具体答案。
问题1：什么是材料科学基础？答案：材料科学基础是研究材料的物理和化学特性，以及这些特性与材料结构之间相互关系的学科。
它涉及材料的性能、制备、加工、表征和应用等方面的知识。
问题2：材料的结构对其性能有何影响？答案：材料的结构与性能之间存在着密切的关系。
材料的结构包括原子、晶格、晶界、位错等组成部分，而这些组成部分的排列和类型对材料的性能产生直接影响。
例如，晶体结构的不同可以导致材料的硬度、强度、导电性和热导率等性能的差异。
问题3：什么是晶体结构？答案：晶体结构是指材料中原子、分子或离子排列形成的有序结构。
晶体结构可以用晶格参数和原子坐标来描述。
晶体结构的类型包括立方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系、菱方晶系和三斜晶系。
问题4：什么是非晶体？答案：非晶体是指材料中原子或分子呈无序排列的结构。
与晶体不同，非晶体中没有规则的晶体结构。
非晶体具有无定形、随机性等特点。
非晶态材料常见的有非晶合金、非晶聚合物和非晶硅等。
问题5：材料的热处理对其性能有何影响？答案：材料的热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的结构和性能。
热处理可以提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性等性能，同时也可以改善材料的加工性能和电磁性能等。
问题6：材料的表征方法有哪些？答案：材料的表征方法用于研究和分析材料的结构和性能。
常见的材料表征方法包括显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针微区分析、拉伸实验和硬度测试等。
问题7：什么是位错？答案：位错是材料中存在的晶格缺陷。
位错由晶格中原子的错位或者间隙引起。
位错对材料的性能有重要影响，例如可以显著影响材料的塑性变形和织构等特性。
问题8：为什么要进行材料的成分分析？答案：进行材料的成分分析可以确定材料的组成、控制材料的成分含量，以及评估材料的质量。
材料科学基础重点总结材料4材料形变和再结晶
5 材料的形变和再结晶材料在加工制备过程中或是制成零部件后的工作运行中都要受到外力的作用。
材料受力后要发生变形，外力较小时产生弹性变形；外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会发生断裂。
本章主要内容：一．晶体的塑性变形单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形合金的塑性变形塑性变形对材料组织与性能的影响二．回复和再结晶冷变形金属在加热时的组织与性能变化回复再结晶晶粒长大再结晶织构与退火孪晶5.1 晶体的塑性变形塑性加工金属材料获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得一定形状、尺寸和机械性能的型材、板材、管材或线材。
塑性加工包括锻压、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。
金属在承受塑性加工时，当应力超过弹性极限后，会产生塑性变形，这对金属的结构和性能会产生重要的影响。
5.1.1 单晶体的塑性变形单晶体塑性变形的两种方式：滑移孪生滑移 :滑移是晶体在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动。
滑移线：为了观察滑移现象，可将经良好抛光的单晶体金属棒试样进行适当拉伸，使之产生一定的塑性变形，即可在金属棒表面见到一条条的细线，通常称为滑移线.滑移带：在宏观及金相观察中看到的滑移带并不是单一条线，而是由一系列相互平行的更细的线所组成的，称为滑移带。
滑移系：塑性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动，这些晶面和晶向分别称为“滑移面”和“滑移方向”。
一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成一个滑移系。
滑移的临界分切应力τk晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一滑移系中的分切应力达到一定临界值时，该滑移系方可以首先发生滑移，该分切应力称为滑移的临界分切应力。
滑移的特点晶体的滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分同时做整体的刚性的移动，而是通过位错在切应力作用下沿着滑移面逐步移动的结果，因此实际滑移的临界分切应力τk 比理论计算的低得多。
（滑移面为原子排列最密的面）单晶体滑移时，除滑移面发生相对位移外，往往伴随着晶面的转动。