位错强化机制.ppt

σzz = ν(σ xx + σ yy )
σ xz = σzx = σ yz = σzy = 0
x(x2 - y2 )
σ xy
=
σ yx
=
D (x2 +
y2 )2
其中：D = Gb 2π(1 - ν)
sinθ σrr = σθθ = -D r σzz = ν(σrr + σθθ )
cosθ σrθ = D r σrz = σθz = 0
项阻力。
➢如何估算流变应力？
➢1.点阵阻力——派—纳力 ➢2.开动位错源 ➢3.位错的长程弹性作用 ➢4.与林位错的交互作用 ➢5.位错锁 ➢6.晶界阻力 ➢7.与固溶原子的弹性交互作用 ➢8.与第二相粒子的交互作用
➢1.点阵阻力 （Peirls-Nabarro Stress， P-N力）
派纳力 σp=12-Gνexp(-4πbξ )=12-Gνexp(-（b21π-aν）)
第四章 位错强化机制
➢阻碍位错运动可提高强度 ➢位错密度越高，材料强度越高 ➢位错强化的数学表达
4.1 金属单晶体塑性变形的一般特点
1.FCC晶体中位错的运动及塑性变形特点
➢滑移系数目多 ➢Wp与P-N力低 ➢低温塑性好 ➢无冷脆现象 ➢层错能低（除Al，Ni外），加工硬化明显
2.BCC晶体中位错的运动及塑性变形特点
水韧本质为奥氏体化固溶处理，韧性好 在强烈冲击变形时产生表层马氏体转变及
加工硬化，提高耐磨性。
a.高锰钢水韧处理——A单相
b.高锰钢水韧处理后硬化— 表层马氏体化
二、特点 1.强化效果明显 2.使用温度有限制 3.使材料迅速脆化 4.对实现冷变形工艺很重要
Leabharlann Baidu
➢3.与林位错的交互作用
林位错是与运动位错滑移面相交的位错，运 动位错与林位错的交互作用可以产生会合位错 与位错交割，均增加位错运动的阻力。
➢位错交割
'Gb / l
➢会合位错
会合位错的产生 会合位错的运动
可以证明， 会合位错产生 的阻力与林位 错间距成反比：
h Gb / l
➢位错对流变应力的作用
=
Gb 2πr
εθz
=
b 4πr
σ xx = σ yy = σ zz = σ yx = 0
σ xz
=
- Gb 2π
x2
y +
y2
Gb x σ yz = 2π x 2 + y 2
刃型：
y(3x2 + y2 ) σxx = -D (x2 + y2 )2
σ yy
=
D y(x2 - y2 ) (x2 + y2 )2
4、金属单晶体的加工硬化行为
面心立方单晶体的应力应变曲线 ➢I 易滑移阶段
单滑移 ρ=108 /cm2 ➢II 线性硬化阶段
双滑移 ρ=1011-12 /cm2 ➢III 抛物线硬化阶段
交滑移 ρ=1012-13 /cm2
4.2 位错强化的数学表达
➢流变应力 金属晶体产生一定量的塑性变形所需的
应力。 流变应力的大小主要应考虑位错运动的各
ρ 可动位错密度
ν 位错运动平均速率
➢2、Orawa公式的意义
➢直接将宏观变形与微观的位错特性相联系
➢变形速率一定时，可反映位错密度与运动 速率间的关系
➢金属屈服机制
4.4 应变强化的应用及特点
一、应用举例 1.马氏体组织的应变强化 2.纯金属的强化 3.高锰钢的强化
➢高锰钢的水韧处理
高锰耐磨钢特别适合具有强烈冲击而产 生摩擦磨损的场合。铁路道岔、矿山碎 石机颚板。
对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数
➢2.位错的长程弹性交互作用
Gb 1 kl
k 2, or, 2(1 v)
螺型：
εxx = ε yy = εzz = ε yx = 0
b
y
ε xz
=4π
x2 +
y2
ε yz
=
b 4π
x x2 +
y2
σrr =σθθ=σzz =σrθ=σzr = 0
σθz
➢滑移系总数目多 ➢Wp与P-N力高 ➢易冷脆 ➢层错能高，加工硬化率较低
3.HCP晶体中位错的运动及塑
性变形特点
c/a<1.633 Ti, Zr
c/a>1.633 Zn, Cd
➢滑移系总数目多
➢滑移系总数目少，塑性差 ➢Wp与P-N力高
➢Wp与P-N力低，强度低 ➢层错能低，加工硬化明显
➢层错能高，加工 硬化率较低
综合考虑位错以及位错以外的因素，流 变应力可以表示为下式的形式， 可以0 粗 略的考虑为P-N力。
0 Gb 1/ 2
可见晶体的流变应 力与位错密度的平方根 成正比。
银和铜多晶体流变应力与位错密度的关系
4.3应变速率与位错运动速率的关系
1.Orawan公式
•
m b
•
应变速率
m 平均取向因子