62多晶体的塑性变形

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当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而 堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行, 则必 须增加外力, 从而使金属的变形抗力提高。
bcc晶体{112} 和{123}面的滑移系
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密排六方晶体中的滑移系 密排六方晶体中，滑移方向一般都是<1120> 当c/a接近或大于1.633时，{0001}为最密排面，滑移系 即为{0001}<1120>，共有三个 当c/a小于1.633时，{0001}不再是密排面，滑移面将变 为柱面{1010}或斜面{1011}，滑移系分别为三个和六个。
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6.2 单晶体的塑性变形
常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生。
（1）滑移
滑移：在切应力作用下，晶 体的一部分相对于另一部分 沿着一定的晶面（滑移面） 和晶向（滑移方向）产生相 对位移，且不破坏晶体内部 原子排列规律性的塑变方式。
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滑移系
晶体中的滑移只能沿一定的晶面和该面上一定的晶体 学方向进行，将其称为滑移面和滑移方向。
62多晶体的塑性变形
本章知识结构
金属的变形特性 晶体的塑性变形 组织与性能的变化
单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形 合金的塑性变形
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弹性变形
材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其 原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变 形。
弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子间 距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶体 材料反映为晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关 系还未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使 变形完全恢复。
锌的的应力－应变曲线
单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。
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（1）多晶体变形的特点
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相邻晶粒的协调性
每一晶粒的取向 “软”和“硬”不 同，形变先后及形 变量也不同。
为保持整体的连续 性，每个晶粒的形 变必受相邻晶粒所 制约。
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由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性 变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发 生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性 变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的 这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。
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基本规律： (1) 跨过晶界的延伸率变化是连续的； (2) 靠近晶界处的延伸率较小； (3) 细晶粒形变较均匀且强度高；
相反，大晶粒形变不均匀，强度低。 27
晶界的影响
对只有两个晶粒的双 晶试样拉伸结果表明， 室温下拉伸变形后， 呈现竹节状。
说明室温变形时晶界 具有明显强化作用。
双晶拉伸实验
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滑移的临界分切应力
滑移过程开始时的分切应力就称为临界分切应力。 假设其横截面积为A， 为滑移面法线与中心轴线夹 角，λ为滑移方向与外力F夹角。
s＝scoscos
s称为临界分切应力。 coscos称 为取向因子或schmid因子。 软取向 硬取向
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滑移时Baidu Nhomakorabea面的转动
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位向和晶面的变化 拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向； 压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。
滑移
变形条件
一般先发生滑移
滑移困难时发生
变形机制
全位错运动的结果
分位错运动的结果
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知识结构
形变的基本概念
单晶体的塑性变形
晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形
组织与性能的变化
合金的塑性变形
回复与再结晶
动态回复与动态再结晶
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多晶体与单晶体的区别
晶粒间存在晶界 晶粒的位向不同
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6.3 多晶体的塑性变形
取向因子的变化 几何硬化：，远离45，滑移变得困难； 几何软化：，接近45，滑移变得容易。
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多滑移
滑移过程沿两个以上滑移系同时或交替进行，这种 滑移过程就称为称多滑移。
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交滑移
交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方 向进行的滑移。 双交滑移：交滑移后的螺位错再转回到与原滑移面平行 的平面滑移。
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滑移的表面痕迹
单滑移：单一方向的滑移带； 多滑移：相互交叉的滑移带； 交滑移：波纹状的滑移带。
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（6）滑移的位错机制
位错的易动性 原子的微小移动导致晶体产生一个原子间距的位移。 多个位错的运动导致晶体的宏观变形。
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弗兰克-瑞德源
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（2）孪生
孪生是晶体塑性变形的另一种常见方式，是指在 切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面） 和一定的晶向（孪生方向）相对于另一部分发生均匀 切变的过程。
a. 变形前
b. 滑移
c. 孪生
晶体滑移和孪生变形后的结构与外形变化示意图
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发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面 称孪生面。
孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。
(a)孪晶面与孪生方向
(b)孪生变形时晶面移动情况
面心立方晶体孪生变形示意图
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孪生的与滑移的比较
滑移
孪生
相同点 晶体位向
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
位移量
滑 移 方 向 上原 子 间 距 小于孪生方向上的原子间
的整数倍，较大。
距，较小。
不
同 对塑变的贡献 很大，总变形量大。 点
有限，总变形量小。
变形应力
有 一 定 的 临 界 分 切 压 所需临界分切应力远高于
力
滑移面和滑移方向往往是晶体中原子最密排的晶 面和晶向。
每个滑移面以及此面上的一个滑移方向称为一个 滑移系。滑移系的个数：(滑移面个数）×（每个面 上所具有的滑移方向的个数）。
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面心立方晶体中的滑移系
滑移面为{111} 滑移方向为<110> 滑移系共有
4×3＝12个
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体心立方晶体中的滑移系
低温时滑移面为{112}，中温时多为{110}，而高温时多为{123} 滑移方向为<111> 滑移系为{110}6<111>2+ {112}12<111>1+ {123}24<111>1，其滑移 系可能有12-48个。
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塑性变形
定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力 大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还 发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到 完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。
塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力，用伸 长率(δ%)或断面减缩率(ψ%)表示。
实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内 部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原 子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形。