材料科学基础第九章复习资料 西南石油大学 北京工业大学版

材料科学基础

第九章

1.弹性模量：产生弹性形变时所需的应力，工程上表征材料对弹性变形的抗力。

2.滞弹性：在弹性范围内，应变落后于应力的行为称为滞弹性。

3.普弹性：陶瓷材料，金属材料及玻璃态高分子材料在较小负荷下首先发生的形变。

特征：1：应力与应变符合线性关系及胡克定律。2：加上或去除应力时，应变都能

瞬时达到平衡

4.高弹性：特点是弹性模量小、形变量大，变性具有热效应，伸长时放热，回缩时吸热，且

在一定条件下表现出明显的松弛效应。

5.内耗：由于应变滞后于应力，在适当频率的外力作用下，应力-应变曲线就变成了封闭回

线，这一过程将产生不可逆的能量消耗，回线所包围的面积就是应力循环一周所消

耗的能量，称内耗。

10.施密特定律：==式中

称为取向因子，记作。ON、OP、OT，都在同一平面上时，则有，当时=，滑移处于最有利的位置，称为软取向。当，称为硬取向。

11.临界分切应力：能引起滑移或孪生所需要的最小分切应力。

12.多系滑移：由临界分切应力定律可知，当对一个晶体施加外力时，可能会有两个以上的

滑移系上的分切应力同时满足的条件，而使各自滑移面上的位错同时启动，

这种现象称为多系滑移。

13.交滑移：螺位错因柏氏矢量与位错线平行，滑移面有无限多个。因此当螺位错在某一

面上的运动受阻时，可以离开这个面而沿另一个与原滑移面有相同滑移方向的晶

面继续滑移，由于位错的柏氏矢量不变，为错在新的滑移面上仍按照原方向运动，

这一过程就叫做交滑移。

14.主滑移系：当外力在某一滑移系上的分切应力值超过时，该滑移系开始启动，我们把

这一滑移系称作主滑移系。

15.共轭滑移系：随着一次滑移的进行，晶体的取向相对于加载轴发生着变化，滑移到一定

程度后，另一个等同的滑移系也能满足条件而参与滑移，该滑移系称为共轭滑移

系。

16.扭折带：晶体在滑移和转动时，若在某些部位受阻，位错在那里堆积，使滑移和转动只

发生在一个狭窄的带状区域，这个区域就叫做扭折带。

17.形变带：材料变形过程中出现在单个晶粒内的位向与晶粒其余部分明显不同并具有很高

位错密度的带状区域。

18.孪生：晶体在外应力作用下以产生孪晶的方式而进行的切变过程称为孪生。

19.孪晶：在晶体中形成的以共格界面相联接与晶体取向呈镜面对称的一对晶体即孪晶。

20.孪生与滑移的特点：①滑移使滑移面两侧相对滑动一个完整的平移矢量，而孪生则在孪

晶内所有的面都滑动，滑动的距离并非是完整的平移矢量，每个面的滑动量和距

孪生面的距离成正比。②滑移后整个晶体的位向没有改变，而孪晶则使孪晶部分

的位向与基体呈对称。③滑移使表面出现台阶，表面重新抛光后滑移线消失，孪

生则使表面出现浮凸，因孪晶与基体的取向不同，表面重新抛光并侵蚀后仍能看

到。④孪生变形在应力应变曲线上呈锯齿形变化，这是因为孪生可以分为形核和

扩展2个阶段，形核所需的切应力大于生长阶段，于是随着孪晶的形核和发展出

现了载荷的突然上升和下降。⑤孪生时平行于孪晶面的同层原子的位移均相同，

位移量正比于该层至孪晶面的距离。即原子位移的距离随孪晶面间距的增加而加

大。因此孪晶的长大时必然对周围基体产生较大的切应变，以发生塑性变形。如

果集体不协调的话，就会在孪晶附近产生裂纹。

21.晶界的作用：①阻碍作用：大角度晶界使滑移受阻，而不宜直接传到相邻晶粒。②取向

差作用:多晶体中不同位向晶粒滑移系取向不相同，滑移不能从一个晶粒直接延

伸到另一个晶粒中③起裂作用：多晶体塑性变形时裂纹往往起源于晶界，主要

有两方面原因。其一，晶界阻碍位错滑移造成较大应力集中，其二，材料中的杂

质和第二项往往优先分布于晶界，使晶界变脆另外由于晶界处缺陷多，原子处于

能量较高的不稳定状态，在腐蚀介质作用下，往往被优先腐蚀成微裂纹。

22.多晶体塑性变形的特点：①各晶粒变形的不同时性和不均匀性②各晶粒变形的相互协调

性③滑移的传递，必须激发相应晶粒的位错源。④多晶体的变形抗力比单晶体大，

变形更不均匀⑤属性变形时，导致一些物理、化学性质的变化。

23.霍尔佩奇方程：= d为晶粒的平均直径；为单晶体屈服强度；为

晶界对强度的影响系数。使用条件：①室温下②非纳米尺度。

24.蠕变：是在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大

的现象。

25.应力松弛：是指在恒定温度和形变保持不变的情况下，高分子材料内部的应力随时间增

加而逐渐衰减的现象。

26.滞后：是指高分子材料在交变应力作用下，形变落后于应力变化的现象。

27.内耗：是指回缩功和伸长功之间有一定的差额。

28.加工硬化：把金属经屈服后欲继续变形须增加应力的现象。

29.择优取向：多晶体在变形过程中，每个晶粒的变形都受其周围晶粒的制约，为保持晶体

的连续性，各晶粒也会发生转动，结果使每个晶粒的某一取向都转动到力轴方向

上来，此称为择优取向。

30.织构：择优取向的多晶体取向结构称为织构。

31.形变织构：当晶体中的塑性变形量较大时形成形变织构。分为丝织构和板织构。

32.加工硬化的3个阶段：易滑移阶段，线性硬化阶段，抛物线硬化阶段。

33.多晶体加工硬化的特点：①加工硬化率明显高于单晶体，且没有硬化第一阶段。②细晶

粒的加工硬化率一般大于粗晶粒金属。③合金比纯金属的加工硬化率要高，溶质

原子的加入，在大多数情况下提高加工硬化率。

34.储存能：冷变形所消耗能量的百分之几到百分之十几就以各种不同的形式储存在于晶体

内部称为储存能。

35.储存能的影响因素：①储存能随形变量的增加而增大，但增速逐渐变缓，最后趋于饱和。

②加工温度越低，形变速度越大，材料的加工硬化率越大，应力、应变分布越不

均匀，消耗总能量越高，储存能也就越大。③加工方式应力状态越复杂，加工时

的摩擦力越大，应力应变分布越不均匀，消耗的总能量越高，储存能也就越大。

④金属的型熔点越高，形变越难，经同等变形的总功耗越大，储存能越高。⑤固

溶体中的溶质因其对变形的阻碍作用而使储存能增加。⑥在其他条件相同时，细

晶粒中的储存能高于粗晶粒。⑦合金总的弥散第二相对储存能的影响视第二相的

性质而定。

36.残余应力的分类：第一类残余应力又称宏观残余应力，第二类内应力属微观内应力，第

三类内应力即晶格畸变应力。

37.回复：是指金属冷变形加热时，在新的无畸变晶粒出现之前，所产生的亚结构与性能变

化的过程。

38.回复的特点：⑴回复过程中组织不会发生改变。⑵经过回复可完全消除宏观残余内应力，

但微观残余内应力仍部分残存。⑶回复过程中力学性能变化不大。⑷回复过程对

物理性能影响较大。

39.回复动力学特点：⑴回复过程没有孕育期，随着退火的开始进行发生软化。⑵在一定温

度下，初期的回复速率很大，以后逐渐变慢，直到最后回复速率为零。⑶每一温

度的回复程度有一极限值，回复温度越高，这个极限值也越高，而达到此极限值

所需时间越短⑷回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。

40.公式：–c =t =+常数

41.再结晶：是指无畸变的等轴新晶粒逐渐取代变形晶粒的过程。

42动态回复和动态再结晶：晶体在高温下形变，同时也发生回复和再结晶。这种与变形同时发生的回复与再结晶称为动态回复和动态再结晶。而变形

43.蠕变：是指材料在恒定的小应力（或负荷）及较高温度下发生的缓慢而连续的塑性流变

过程。

44.再结晶温度：一般工程上所说的再结晶温度是完成再结晶的温度，它是指在1h内再结晶

完成95%所对应的温度。

45.再结晶规律：需超过一最小形变量。随的增加

再降低;但当大到一定值后，

再

趋于

一稳定值。再结晶刚完成时的d取决于而和的关系不大。原始增加，要想

获得相同的

再

的越大。增加，要获得相同程度的应变硬化所需的增加。新晶粒不会长入取向相近的形变晶粒中。再结晶后继续加热，d增加。

46.再结晶的影响因素：