最新塑性变形说课讲解

一、单晶体的塑性变形

1.常温或低温下单晶体塑性变形方式：滑移、孪生

A、滑移：在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分产生相对位移的过程。

B、滑移系：晶体中一个滑移面和该面上的一个滑移方向的组合。

FCC滑移系 {111}×<110>

共有4×3=12个滑移系

BCC 滑移系

可能出现的滑移面有{110}、{112}、{123} 滑移方向为<111>，如果三组滑移面都能启动，则潜在的滑移系数目为：48}123{124}112{112}110{26=⨯+⨯+⨯ 滑移面 滑移方向 滑移系

{110} ><111

{211} ><111

{321} ><111

HCP 滑移系

滑移面

滑移方向 滑移系 {0001} ><0211 1×3=3

C 、滑移的临界分切应力（s τ）

对滑移真正有贡献的是在滑移

面上沿滑移方向的分切应力τ

临界分切应力：引起晶体滑移所

需要的最小分切应力s

τ ϕλσϕλϕλτcos cos cos cos cos /cos ===A

F A F ϕλστcos cos s s =

取向因子或schmid 因子——ϕλcos cos

()λλλϕλ2sin 2/1)90cos(cos cos cos =︒-=

软取向：晶体中有些滑移系与外力的取向

λ接近45º角，取向因子最大在较小的s σ作用下即可达到临界分切应力s

τ。通常是软取向的滑移系首先滑移。 硬取向：晶体中有些滑移系与外力取向偏离45º很远，需要较大的s

σ值才能滑移，称为硬取向。

D、滑移时晶体的转动

正应力分量会造成晶体的转动，转动的结果：

拉伸时: 滑移面趋向于与力轴平行; 滑移方向趋向于与最大切应力方向一致。

压缩时: 晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。

拉伸时：不仅滑移面在转动，而且滑移方向也改变位向。

孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿

一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）相对于另一部分发生均匀切变的过程。

二、多晶体的塑性变形

特点：1、不同时性和不均匀性；2、协调性

单相固溶体合金塑性变形的特点———屈服现象的解释

解释A：与金属中微量的溶质原子有关。

溶质原子与位错的应力场发生弹性交互作用，形成气团（Cottrell气团）钉扎位错运动，必须在更大的应力作用下才能产生新的位

错或使位错脱钉，表现为上屈服点；一旦脱钉，使位错继续运动的应力就不需开始时那么大，故应力值下降到下屈服点，试样继续伸长，应力保持为定值或有微少的波动。

应变时效原因

当卸载后，短时间内由于位错已经挣脱溶质原子的束缚，所以继续加载时不

会出现屈服现象；

室温长期停留或低温时效期间，溶质原子C、N又聚集到位错线周围重新形成

气团所致。

三、塑性变形对材料组织与性能的影响

1、组织

A、晶粒形状——随变形度增大，等轴状晶粒—→扁平晶粒—→纤维组织，纤维组织分布方向是材料流变伸展方向。

B、亚结构细化——变形度增大，位错密度增大→位错呈纷乱不均匀分布→位错缠结→位错胞(称为胞状亚结构) →细长

状变形胞。

C、形变织构：随塑性变形量的增加，变形多面体某一晶体学取向择优的现象。各向异性

2、性能

A、力学性能——加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。

B、物理和化学性能——经塑性变形后的金属，由于点阵畸变、位错与空位等晶体缺陷的增加，其物理性能和化学性能也会发生一定的变化。电阻率升高；耐蚀性下降。

3、应力

第一类残余应力（

）：宏观内应力，由

Ⅰ

整个物体变形不均匀引起。

）：微观内应力，由第二类残余应力（

Ⅱ

晶粒变形不均匀引起。

第三类残余应力（

）：点阵畸变，由位

Ⅲ

错、空位等引起。

4、能量

形变储能以弹性应变能（10%）和点阵畸变能（90%）的形式储存于金属内部。