1、1盧柯院士在多年研究工作的基礎(chǔ)上，利用傳統(tǒng)電解沉積技術(shù)，優(yōu)化工藝參數(shù)，成功地制備出致密、高純度的塊狀納米晶體Cu樣品，晶粒尺寸為30nm，純度高于99.995%，密度可達(dá)普通純Cu理論密度的99.4%。在室溫(僅為熔點(diǎn)的22%)下軋制該納米晶Cu樣品，其延伸率可高達(dá)5100%，而沒(méi)有產(chǎn)生明顯的加工硬化效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)冷變形過(guò)程中晶粒尺寸保持不變。初步分析表明，在納米晶Cu的變形中晶界運(yùn)動(dòng)起重要作用。這表明金屬納米材料具有與普通多晶體材料完全不同的力學(xué)性能和加工行為。 第1頁(yè)/共81頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。2 金屬變形概述金屬變形概述彈性變形塑性變形斷裂彈性變形塑性變形斷裂第2頁(yè)

2、/共81頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。3晶體的彈性和材料的微觀組織（或結(jié)構(gòu)）關(guān)系不大，因而和成分、熱處理的關(guān)系也不大，屬于對(duì)結(jié)構(gòu)不敏感的性能。而晶體的塑性和強(qiáng)度（主要是屈服強(qiáng)度）則對(duì)微觀組織（結(jié)構(gòu)）十分敏感，屬于對(duì)結(jié)構(gòu)敏感的性能。第3頁(yè)/共81頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。4第一節(jié)第一節(jié) 彈性和粘彈性彈性和粘彈性一、彈性變形的本質(zhì)彈性變形是指外力去除后能夠完全恢復(fù)到的那部分變形。彈性變形量一般很小，一般不超過(guò)0.5%1.0%晶體內(nèi)原子間的結(jié)合能和結(jié)合力是原子間距的函數(shù)。第4頁(yè)/共81頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。5二、彈性變形的特征和彈性模量1、理想的

3、彈性變形是可逆的，加載時(shí)變形，卸載時(shí)變形消失并恢復(fù)原狀。2、不管是加載或卸載，在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變之間保持線性關(guān)系，即符合虎克定律。 =E =G 彈性模量是表征晶體原子間結(jié)合力強(qiáng)弱的物理量，代表原子離開(kāi)平衡位置的難易程度。是屬于對(duì)組織結(jié)構(gòu)不敏感的參數(shù)量。 在工程上，彈性模量是剛度的度量。3、彈性模量隨材料的不同也不一樣。第5頁(yè)/共81頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。6三、彈性的不完整性完全（或完整）的彈性體變形只與載荷大小有關(guān)，而與加載方向和加載時(shí)間無(wú)關(guān)。多數(shù)工程上應(yīng)用的材料為多晶體甚至為非晶態(tài)或者是兩者皆有的物質(zhì)，其內(nèi)部存在各種類型的缺陷。實(shí)際上，金屬?gòu)椥宰冃螘r(shí)，可能出現(xiàn)加載與卸

4、載線不重合、應(yīng)變的發(fā)展跟不上應(yīng)力的變化等有區(qū)別于理想彈性變形特點(diǎn)的現(xiàn)象，稱為彈性的不完整性。彈性不完整性的現(xiàn)象包括：包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)韌性。第6頁(yè)/共81頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。7 1.包申格效應(yīng)現(xiàn)象：材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（小于 4%），然后 同向加載則彈性極限e升高，反向e則下降。如:下圖為退火軋制黃銅在不同載荷條件下彈性極限的變化情況。曲線A：初次拉伸曲線， e240Pa曲線B：初次壓縮曲線， e178Pa曲線C：B再壓縮曲線， e，e278Pa曲線D：第二次拉伸曲線， e，e85Pa可見(jiàn)：B、C為同向加載，e； C、D為反向加載，e。 B

5、C第7頁(yè)/共81頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。82彈性后效 一些實(shí)際晶體，在加載或卸載時(shí)，應(yīng)變不是瞬時(shí)達(dá)到其平衡值，而是通過(guò)一種弛豫過(guò)程來(lái)完成其變化的。這種在彈性極限e范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時(shí)間有關(guān)的現(xiàn)象稱為彈性后效或滯彈性。理想晶體實(shí)際金屬第8頁(yè)/共81頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。93.彈性滯后由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，在-e 曲線上使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱之為彈性滯后。彈性滯后表明加載時(shí)消耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料恢復(fù)所釋放的變形功，多余的部分被材料內(nèi)部所消耗，稱之為內(nèi)耗，其大小即用彈性滯后環(huán)面積度量。實(shí)際應(yīng)用的金屬材料有的要求高內(nèi)耗

6、，有的要求低內(nèi)耗，如制作鐘、樂(lè)器的材料，樂(lè)器低內(nèi)耗，消振能力低，聲音好聽(tīng)；制作機(jī)座、汽輪機(jī)葉片的材料，要求高內(nèi)耗，以消除振動(dòng)。第9頁(yè)/共81頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。10四、粘彈性 變形形式除了彈性變形、塑性變形外還有一種粘性流動(dòng)。所謂粘性流動(dòng)是指非晶態(tài)固體和液體在很小外力作用下便會(huì)發(fā)生沒(méi)有確定形狀的流變，并且在外力去除后，形變不能回復(fù)。 純粘性流動(dòng)服從牛頓粘性流動(dòng)定律： 式中為應(yīng)力； 為應(yīng)變速率；稱為粘度系數(shù)，反映了流體的內(nèi)摩擦力，即流體流動(dòng)的難易程度，其單位為Pas。 一些非晶體，有時(shí)甚至多晶體，在比較小的應(yīng)力時(shí)可以同時(shí)表現(xiàn)出彈性和粘性，這就是粘彈性現(xiàn)象。 粘彈性變形的特

7、點(diǎn)是應(yīng)變落后于應(yīng)力。當(dāng)加上周期應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線就成一回線，所包含的面積即為應(yīng)力循環(huán)一周所損耗的能量，即內(nèi)耗。第10頁(yè)/共81頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。11第二節(jié)第二節(jié) 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 常溫下塑性變形的主要方式：常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折滑移、孿生、扭折。 高溫下：高溫下：擴(kuò)散變形擴(kuò)散變形和和晶界滑動(dòng)和移動(dòng)晶界滑動(dòng)和移動(dòng)一一 滑移滑移1 1 滑移：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿滑移：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向著一定的晶面（滑移面）和晶向( (滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)位移滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)

8、位移, ,且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。 如果將拋光的單晶體金屬如果將拋光的單晶體金屬棒試樣拉伸棒試樣拉伸, ,產(chǎn)生變形后產(chǎn)生變形后, ,可看到金屬表面的一條一可看到金屬表面的一條一條的細(xì)線，稱為劃移線。條的細(xì)線，稱為劃移線。第11頁(yè)/共81頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。12第12頁(yè)/共81頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。13在高倍顯微鏡下觀察，劃在高倍顯微鏡下觀察，劃移帶不是一條單線，而是移帶不是一條單線，而是由一系列相互平行的滑移由一系列相互平行的滑移線組成。線組成?；谱冃问遣痪鶆虻?，常集滑移變形是不均勻

9、的，常集中在一部分晶面上，而處于中在一部分晶面上，而處于各滑移帶或滑移線之間的晶各滑移帶或滑移線之間的晶體沒(méi)有產(chǎn)生滑移。體沒(méi)有產(chǎn)生滑移?；茙У陌l(fā)展過(guò)程，首先是滑移帶的發(fā)展過(guò)程，首先是出現(xiàn)細(xì)滑移線，后來(lái)才發(fā)展出現(xiàn)細(xì)滑移線，后來(lái)才發(fā)展成帶，而且，滑移線的數(shù)目成帶，而且，滑移線的數(shù)目隨應(yīng)變程度的增大而增多，隨應(yīng)變程度的增大而增多，它們之間的距離則在縮短。它們之間的距離則在縮短。20nm滑移線滑移帶第13頁(yè)/共81頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。14第14頁(yè)/共81頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。152 滑移系（1）滑移要素：滑移面： 晶體的滑移通常是沿著一定的晶面發(fā)生的

10、，此組晶面稱為滑移面；滑移方向： 滑移是沿著滑移面上一定的晶向進(jìn)行的，此晶向稱為滑移方向?；泼媾c滑移方向大致是最密排面和最密排方向，因?yàn)榇藭r(shí)派納力最小。b：柏氏矢量 G：切變模量 ：泊松比 a：滑移面的面間距第15頁(yè)/共81頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。16（2 2）滑移系）滑移系滑移系：滑移系：一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系。一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系?；葡档膫€(gè)數(shù)滑移系的個(gè)數(shù):(:(滑移面?zhèn)€數(shù)）滑移面?zhèn)€數(shù)）（每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)（每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)數(shù)）數(shù)）對(duì)于對(duì)于FCCFCC晶體晶體：滑移面為：滑移面為1111114

11、4, ,滑移方向?yàn)榛品较驗(yàn)? 3=12=12對(duì) 于對(duì) 于B C CB C C晶 體晶 體: :不 具 有 突 出 的 密 集 晶 面 ， 滑 移 系 可 能 有不 具 有 突 出 的 密 集 晶 面 ， 滑 移 系 可 能 有1101106 62 2+112+1121212 1 1+ + 1231232424 1 1=48=48密排六方晶體：密排六方晶體：（00010001）1 111-2011-203 3=3=3第16頁(yè)/共81頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。17 （3)3)滑移系數(shù)目與材料塑性的關(guān)系滑移系數(shù)目與材料塑性的關(guān)系 一般滑移系越多，塑性越好；一般滑移系越多，塑性越

12、好； 與滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)；與滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)； 與同時(shí)開(kāi)動(dòng)滑移系數(shù)目有關(guān)（與同時(shí)開(kāi)動(dòng)滑移系數(shù)目有關(guān)（ c c）。）。第17頁(yè)/共81頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。18 3 3 滑移的臨界分切應(yīng)力滑移的臨界分切應(yīng)力能使晶體滑移的力是外力在滑移能使晶體滑移的力是外力在滑移系上的分切應(yīng)力。通常把給定滑系上的分切應(yīng)力。通常把給定滑移系上開(kāi)始產(chǎn)生滑移所需分切應(yīng)移系上開(kāi)始產(chǎn)生滑移所需分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力。力稱為臨界分切應(yīng)力。假設(shè)對(duì)一個(gè)單晶圓柱體試樣作假設(shè)對(duì)一個(gè)單晶圓柱體試樣作拉伸試驗(yàn)滑移面的面積：拉伸試驗(yàn)滑移面的面積： A/cosF在滑移方向的分力為：在

13、滑移方向的分力為：F.cos作用在此滑移面上的切應(yīng)力：作用在此滑移面上的切應(yīng)力： ：在滑移面上沿滑移方向開(kāi)始滑移的：在滑移面上沿滑移方向開(kāi)始滑移的最小分切應(yīng)力。最小分切應(yīng)力。 cscoscos （施密特定律）第18頁(yè)/共81頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。19coscoscosAF 稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid）； F/A為拉伸時(shí)橫截面上的正應(yīng)力，在臨界切應(yīng)力剛開(kāi)始滑移時(shí)為起始屈服強(qiáng)度s s。 取向因子越大，則分切應(yīng)力越大。 對(duì)于任一給定的 值，取向因子的最大值出現(xiàn)在 =90- 時(shí)： 當(dāng) =45時(shí)（ 也為45），取向因子有最大值1/2，此時(shí)，得到最大分切應(yīng)力。 第1

14、9頁(yè)/共81頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。20例題: 在面心立方晶胞001方向上施加一69MPa的應(yīng)力,試求滑移系(111)-101上的分切應(yīng)力.111(111)001-101001a2a110111a3=28.1MPa解:此題主要是確定該滑移系對(duì)拉力軸的相對(duì)取向，見(jiàn)圖。顯然滑移方向和拉力軸的夾角=45，cos=0.707?；泼娴姆ň€和拉力軸夾角為=54.76.由施密特定律第20頁(yè)/共81頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。21（2）在拉伸時(shí)，可以粗略認(rèn)為金屬單晶體在外力作用下，）在拉伸時(shí)，可以粗略認(rèn)為金屬單晶體在外力作用下，滑移系一開(kāi)動(dòng)就相當(dāng)于晶體開(kāi)始屈服，此時(shí)，

15、對(duì)應(yīng)于臨界分滑移系一開(kāi)動(dòng)就相當(dāng)于晶體開(kāi)始屈服，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于臨界分切應(yīng)力的外加應(yīng)力就相當(dāng)于屈服強(qiáng)度切應(yīng)力的外加應(yīng)力就相當(dāng)于屈服強(qiáng)度S S。 單晶體的屈服強(qiáng)度隨取向因子而改變單晶體的屈服強(qiáng)度隨取向因子而改變 =45=45 時(shí)，時(shí)， ，取向因子達(dá)到最大值，產(chǎn)生拉，取向因子達(dá)到最大值，產(chǎn)生拉伸變形的屈服應(yīng)力最小。伸變形的屈服應(yīng)力最小。 =90=90 或或0 0 時(shí)時(shí), , S S =, =, 晶體不能沿該滑移面產(chǎn)生滑晶體不能沿該滑移面產(chǎn)生滑移。移。第21頁(yè)/共81頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。22第22頁(yè)/共81頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。23（3） 硬取向：晶體

16、中有些滑移系與外力取向偏離硬取向：晶體中有些滑移系與外力取向偏離45很遠(yuǎn)，需要較大的很遠(yuǎn)，需要較大的s值才能滑移，稱為硬取向。值才能滑移，稱為硬取向。 軟取向：晶體中有些滑移系與外力的取向軟取向：晶體中有些滑移系與外力的取向接近接近45角，處于易滑移的位向，具有較小的角，處于易滑移的位向，具有較小的s值，值，稱為稱為“軟取向軟取向”。通常是軟取向的滑移系首先滑移。通常是軟取向的滑移系首先滑移。第23頁(yè)/共81頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。24第二節(jié)第二節(jié) 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 4 4 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)（1 1）位向和晶面的變化）位向和晶面的變化 拉

17、伸時(shí)拉伸時(shí), ,滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向向; ; 第24頁(yè)/共81頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。251212122121拉伸時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶作用機(jī)制.第25頁(yè)/共81頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。26拉伸作用在中間一層金屬上下兩面的作用力可分為兩個(gè)分應(yīng)力：A 分正應(yīng)力（12）垂直于滑移面，構(gòu)成力偶，使晶塊滑移面朝外力軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)。B 分切應(yīng)力當(dāng)外力分解到滑移面上的最大分切應(yīng)力與滑移方向不一致時(shí)，又可分解為平行于滑移方向和垂直于滑移方向的兩個(gè)分力。前一分力是產(chǎn)生滑移的有效分切應(yīng)力，后一分力將構(gòu)成一對(duì)作用在晶塊上下滑移面上

18、的力偶，力圖使滑移方向轉(zhuǎn)至最大切應(yīng)力方向。拉伸時(shí)，在產(chǎn)生滑移的過(guò)程中，晶體的位向在不斷改變，不僅滑移面在轉(zhuǎn)動(dòng)，而且滑移方向也改變位向。第26頁(yè)/共81頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。272 2）幾何硬化與幾何軟化）幾何硬化與幾何軟化由上可以知道：晶體在滑移過(guò)程中會(huì)滑移面會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滑移方向由上可以知道：晶體在滑移過(guò)程中會(huì)滑移面會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滑移方向也會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致滑移面上的分切應(yīng)力也發(fā)生變化。也會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致滑移面上的分切應(yīng)力也發(fā)生變化。幾何硬化：幾何硬化：如果晶體滑移面原來(lái)是處于其法線與外力軸夾角接近如果晶體滑移面原來(lái)是處于其法線與外力軸夾角接近4545的位向，經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)

19、后，就會(huì)轉(zhuǎn)到此夾角越來(lái)越遠(yuǎn)離的位向，經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)后，就會(huì)轉(zhuǎn)到此夾角越來(lái)越遠(yuǎn)離4545的位的位向，從而使滑移變得越來(lái)越困難。向，從而使滑移變得越來(lái)越困難。幾何軟化：幾何軟化：經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)后，一些原來(lái)角度遠(yuǎn)離經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)后，一些原來(lái)角度遠(yuǎn)離4545的晶面將轉(zhuǎn)到接近的晶面將轉(zhuǎn)到接近4545，使滑移變得容易進(jìn)行。，使滑移變得容易進(jìn)行。 壓縮時(shí)，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。第27頁(yè)/共81頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。28第二節(jié)第二節(jié) 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 5 5 多系滑移多系滑移 （1 1）滑移的分類）滑移的分類單滑移：?jiǎn)位疲褐挥幸粋€(gè)特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開(kāi)

20、只有一個(gè)特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開(kāi)動(dòng)時(shí)，形成單滑移動(dòng)時(shí)，形成單滑移。多滑移：多滑移：在多個(gè)（在多個(gè)（22）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，有兩組或幾組滑移面同時(shí)由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，有兩組或幾組滑移面同時(shí)轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩組或更多的滑移面上同轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時(shí)或交替地進(jìn)行，形成時(shí)或交替地進(jìn)行，形成“雙滑移雙滑移”或或“多滑移多滑移”。第28頁(yè)/共81頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。29 (2)(2)交滑移交滑移1 1）交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方）

21、交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。向同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。2 2）機(jī)制）機(jī)制 螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面的過(guò)程；相交的另一滑移面的過(guò)程； 第29頁(yè)/共81頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。30 (4) (4) 滑移的表面痕跡滑移的表面痕跡 單滑移：?jiǎn)我环较虻幕茙В粏位疲簡(jiǎn)我环较虻幕茙В?多滑移：相互交叉的滑移帶；多滑移：相互交叉的滑移帶； 交滑移：波紋狀的滑移帶。交滑移：波紋狀的滑移帶。第30頁(yè)/共81頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。316、滑移

22、的位錯(cuò)機(jī)制 實(shí)際晶體滑移的臨界切應(yīng)力較理論值低103104，晶體的滑移不是剛性移動(dòng)，是依靠位錯(cuò)的易動(dòng)性來(lái)進(jìn)行的。 位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要克服點(diǎn)陣阻力（派納力） ，其模型為：d:面間距；b：滑移方向的原子間距；：泊松比；W：位錯(cuò)的寬度。1）位錯(cuò)寬度越寬，即點(diǎn)陣畸變區(qū)寬，位錯(cuò)周圍附近的原子越接近平衡位置，彈性畸變能低，位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)其它原子移動(dòng)的距離小，產(chǎn)生阻力小。2）d值大，位錯(cuò)強(qiáng)度小，阻力也小，一般沿面密度大的方向進(jìn)行；3）b值小，位錯(cuò)移動(dòng)距離小，阻力也小。第31頁(yè)/共81頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。32以上阻力對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了阻礙，對(duì)晶體起到了強(qiáng)化作用。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力：1

23、）點(diǎn)陣阻力（派納力）：2）位錯(cuò)與位錯(cuò)的交互作用產(chǎn)生的阻力；3）位錯(cuò)的交割作用生產(chǎn)的阻力；4）位錯(cuò)與其它晶體缺陷的作用產(chǎn)生的阻力（如晶界、第二相顆粒等、點(diǎn)缺陷等）；第32頁(yè)/共81頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。33第二節(jié)第二節(jié) 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形二二 孿生孿生1 1、孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生、孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。 第33頁(yè)/共81頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。34(2)孿生的變

24、形過(guò)程：在切應(yīng)力作用下，當(dāng)晶體沿著（111）11-2方向發(fā)生變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彼此相對(duì)移動(dòng)距離為a11-2/6的均勻切變，如圖。可知，1）均勻切變發(fā)生在中部，由AB到GH中的每個(gè)（111）面都相對(duì)于其臨近面沿11-2方向移動(dòng)了大小為a11-2/6的距離。2）點(diǎn)陣類型沒(méi)有發(fā)生變化，但均勻切變區(qū)中的晶體取向發(fā)生了變更，切變區(qū)與未切變區(qū)呈鏡面對(duì)稱關(guān)系。AECGHB第34頁(yè)/共81頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。35 幾個(gè)概念： 孿生：上述變形的過(guò)程。 孿晶：變形與未變形的兩部分晶體，合稱. 孿晶界：均勻切變區(qū)與未切變區(qū)的分界面。 孿晶面：發(fā)生均勻切變的那組晶面 孿生方向：孿晶面的移動(dòng)方向

25、。第35頁(yè)/共81頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。36 （3）孿生變形的特點(diǎn) 滑移滑移孿生孿生相同點(diǎn)相同點(diǎn)1 1 切變；切變；2 2 沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；3 3 不不改變結(jié)構(gòu)。改變結(jié)構(gòu)。不不同同點(diǎn)點(diǎn) 晶體位向晶體位向不改變。不改變。改變，形成鏡面對(duì)稱改變，形成鏡面對(duì)稱關(guān)系關(guān)系位移量位移量滑移方向上原子間滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大。距的整數(shù)倍，較大。小于孿生方向上的原小于孿生方向上的原子間距，較小。子間距，較小。對(duì)塑變的貢對(duì)塑變的貢獻(xiàn)獻(xiàn)很大，總變形量大很大，總變形量大。有限，總變形量小。有限，總變形量小。變形應(yīng)力變形應(yīng)力有一定的臨界分切有一定的臨

26、界分切壓力壓力所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移高于滑移變形條件變形條件一般先發(fā)生滑移一般先發(fā)生滑移滑移困難時(shí)發(fā)生滑移困難時(shí)發(fā)生第36頁(yè)/共81頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。37三、扭折扭折是不均勻塑性變形的一種形式，它是在滑移和孿生難以實(shí)現(xiàn)，或者在變形受到某種約束時(shí)才出現(xiàn)的。晶體部位發(fā)生局部彎曲。在扭折帶中，晶體位向有突變，有可能使該區(qū)域內(nèi)的滑移系處于有利的位置，從而產(chǎn)生滑移。第37頁(yè)/共81頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。38第三節(jié)第三節(jié) 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形第38頁(yè)/共81頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。391 1

27、晶粒取向的影響晶粒取向的影響1）由于晶粒間的取向不同，各晶體受的應(yīng)力不一樣，不能同時(shí)都變形；2）由于晶粒間的取向差不同，變形從某個(gè)晶粒開(kāi)始以后，不可能從一個(gè)晶粒直接延續(xù)到另一個(gè)晶粒之中，但多晶體作為一個(gè)連續(xù)的整體，每個(gè)晶粒處于其它晶粒的包圍之中，不允許各個(gè)晶粒在任一滑移系中自由變形，否則必將造成晶界開(kāi)裂，為使每一晶粒與鄰近晶粒產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形，每個(gè)晶粒不只是在取向最有利的單滑移系上進(jìn)行，必須在幾個(gè)滑移系上其中還包括非有利的滑移系上進(jìn)行。理論分析指出：晶粒應(yīng)至少能在五個(gè)獨(dú)立的滑移系上進(jìn)行滑移。 fcc和bcc金屬能滿足五個(gè)以上獨(dú)立滑移系的條件，塑性通常較好；而hcp金屬獨(dú)立滑移系少，塑性通常不好。第

28、39頁(yè)/共81頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。402、晶界的影響 晶界阻滯效應(yīng)：90%以上的晶界是大角度晶界，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由約幾個(gè)納米厚的原子排列紊亂的區(qū)域與原子排列較整齊的區(qū)域交替相間而成，這種晶界本身使滑移受阻而不易直接傳到相鄰晶粒。第40頁(yè)/共81頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。41第三節(jié)第三節(jié) 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形總之，由于晶界上點(diǎn)陣畸變嚴(yán)重和晶界兩側(cè)的晶粒取向總之，由于晶界上點(diǎn)陣畸變嚴(yán)重和晶界兩側(cè)的晶粒取向不一樣，所以在一側(cè)晶粒中滑移的位錯(cuò)不能直接進(jìn)入第不一樣，所以在一側(cè)晶粒中滑移的位錯(cuò)不能直接進(jìn)入第二晶粒，要使第二晶粒產(chǎn)生變形，必須增大外加

29、應(yīng)力以二晶粒，要使第二晶粒產(chǎn)生變形，必須增大外加應(yīng)力以啟動(dòng)第二晶粒中的位錯(cuò)源動(dòng)作，才能產(chǎn)生宏觀的塑性變啟動(dòng)第二晶粒中的位錯(cuò)源動(dòng)作，才能產(chǎn)生宏觀的塑性變形。形。 第41頁(yè)/共81頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。423、多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)1 1各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性。各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性。2 2各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，需要五個(gè)以上的獨(dú)立滑移系同各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，需要五個(gè)以上的獨(dú)立滑移系同時(shí)動(dòng)作。時(shí)動(dòng)作。3 3滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。4 4多晶體的變形抗力比單晶體大，變形更不均勻。多晶體的變形抗力比單晶

30、體大，變形更不均勻。 由于晶界阻滯效應(yīng)及取向差效應(yīng)，使多晶體的變形抗力比由于晶界阻滯效應(yīng)及取向差效應(yīng)，使多晶體的變形抗力比單晶體大，其中，取向差效應(yīng)是多晶體加工硬化更主要的原因，單晶體大，其中，取向差效應(yīng)是多晶體加工硬化更主要的原因，一般說(shuō)來(lái)，晶界阻滯效應(yīng)只在變形早期較重要。一般說(shuō)來(lái)，晶界阻滯效應(yīng)只在變形早期較重要。5 5塑性變形時(shí)，導(dǎo)致一些物理、化學(xué)性能的變化。塑性變形時(shí)，導(dǎo)致一些物理、化學(xué)性能的變化。第42頁(yè)/共81頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。43第三節(jié)第三節(jié) 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形4 4、晶粒大小與性能的關(guān)系、晶粒大小與性能的關(guān)系a a 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高晶

31、粒越細(xì)，強(qiáng)度越高( (細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化：霍爾配奇公式：霍爾配奇公式) ) s s= = 0 0+kd+kd-1/2-1/2 0：反映晶內(nèi)對(duì)變形的阻力，相當(dāng)于單晶的屈服強(qiáng)度；反映晶內(nèi)對(duì)變形的阻力，相當(dāng)于單晶的屈服強(qiáng)度；K ：材材料常數(shù)，反映晶界對(duì)變形的影響系數(shù)，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)。料常數(shù)，反映晶界對(duì)變形的影響系數(shù)，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)。原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大。原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大。 例：例：10#鋼鋼s與晶粒大小的關(guān)系與晶粒大小的關(guān)系 晶粒直徑（m） 400501052下屈服點(diǎn)（KN/m2） 86121180242345第43頁(yè)/共81頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期

32、日：二十一點(diǎn) 二十一分。441、晶粒越多，變形均勻性提高，由應(yīng)力集中導(dǎo)致的開(kāi)裂機(jī)會(huì)少，可承受更大的形量變，表現(xiàn)出高塑性。2、細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂過(guò)程中可吸收較多能量,表現(xiàn)高韌性。b 晶粒越細(xì)，塑韌性提高因此，一般在室溫使用的材料都希望獲得細(xì)小而均勻的晶粒，使材料具有較高的強(qiáng)度、硬度，而且具有良好的塑性和韌性，具有較好的綜合力學(xué)性能。第44頁(yè)/共81頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。45C C晶粒大小對(duì)高溫強(qiáng)度的影響晶粒大小對(duì)高溫強(qiáng)度的影響 1）高溫下，原子活動(dòng)能力大，原子沿晶界擴(kuò)散速度快，使晶界有一定的粘滯性特點(diǎn)，晶界在應(yīng)力作用下會(huì)

33、產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，對(duì)變形阻力減弱，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)； 2）還可能產(chǎn)生“擴(kuò)散蠕變”，主要是與空位擴(kuò)散有關(guān)，造成空位濃度梯度，導(dǎo)致晶界定向移動(dòng)。蠕變：在一定的溫度和恒定的外力作用下，材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。 所以，細(xì)晶粒組織的高溫強(qiáng)度反而較低。第45頁(yè)/共81頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。46第四節(jié)第四節(jié) 合金的塑性變形合金的塑性變形一一 單相固溶體的塑性變形單相固溶體的塑性變形1 1 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 （1 1）固溶強(qiáng)化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)）固溶強(qiáng)化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 （2

34、2）影響固溶強(qiáng)化效果因素：）影響固溶強(qiáng)化效果因素：A A、溶質(zhì)原子的原子分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化效果越好；、溶質(zhì)原子的原子分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化效果越好；B B、溶質(zhì)原子與基體金屬原子尺寸相差越大，強(qiáng)化效、溶質(zhì)原子與基體金屬原子尺寸相差越大，強(qiáng)化效果越好；果越好；C C、間隙型原子比置換型原子具有較好的強(qiáng)化效果；、間隙型原子比置換型原子具有較好的強(qiáng)化效果；D D、溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)相差越大，強(qiáng)化效果、溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)相差越大，強(qiáng)化效果越好；越好； 第46頁(yè)/共81頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。47 固溶強(qiáng)化的機(jī)制： 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)化學(xué)交互作用

35、 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)靜電交互作用 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)幾何交互作用第47頁(yè)/共81頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。48一一 單相固溶體的塑性變形單相固溶體的塑性變形2 2、屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效、屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效A A）屈服現(xiàn)象）屈服現(xiàn)象 試樣開(kāi)始屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點(diǎn)。載荷首次降低的最低載荷或不變載荷稱為下屈服點(diǎn)。試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微小的波動(dòng)，在拉伸曲線上出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)力平臺(tái)區(qū)，試樣在此恒定應(yīng)力下的伸長(zhǎng)稱為屈服伸長(zhǎng)，此時(shí)，變形是不均勻的。上屈服點(diǎn)下屈服點(diǎn)第48頁(yè)/共81頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。49 呂德斯帶： 在發(fā)生屈服延伸階段，試樣的應(yīng)變是不均勻

36、的。當(dāng)應(yīng)力集中發(fā)生塑性變形，在試樣表面可觀察到與拉伸軸約呈45交角的應(yīng)變痕跡，這種變形帶稱為呂德斯帶，與此同時(shí)，應(yīng)力降到下屈服點(diǎn)。隨后，變形帶不斷產(chǎn)生并擴(kuò)展，從而產(chǎn)生拉伸曲線平臺(tái)。應(yīng)力的微小波動(dòng)，對(duì)應(yīng)一個(gè)新變形帶的產(chǎn)生。 呂德斯帶會(huì)造成拉伸和深沖過(guò)程中工件表面不平整。 第49頁(yè)/共81頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。50屈服現(xiàn)象的解釋屈服現(xiàn)象的解釋解釋解釋A A：與金屬中微量的溶質(zhì)原子有關(guān)：與金屬中微量的溶質(zhì)原子有關(guān)。 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生彈性交互作用，形溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生彈性交互作用，形成成“柯氏氣團(tuán)柯氏氣團(tuán)”, ,對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起釘扎作用，必須在更對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起釘扎

37、作用，必須在更大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯(cuò)或使位錯(cuò)脫釘，大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯(cuò)或使位錯(cuò)脫釘，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦脫釘，使位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦脫釘，使位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力就不需開(kāi)始時(shí)那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點(diǎn)，力就不需開(kāi)始時(shí)那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點(diǎn)，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動(dòng)。試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動(dòng)。第50頁(yè)/共81頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。51 解釋B：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與增殖的結(jié)果。 應(yīng)變速率應(yīng)變速率 m.b.v 其中：其中： ：應(yīng)變速率，可通過(guò)試驗(yàn)機(jī)人為控制成固定不變：應(yīng)變速率，可通過(guò)試驗(yàn)機(jī)人為控制成固定不變的

38、速度的速度 m ：位錯(cuò)密度，：位錯(cuò)密度， b：柏氏矢量：柏氏矢量; v:位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度. 而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度v=（/0）m 其中：其中： 0 ：位錯(cuò)作單位速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的應(yīng)力：位錯(cuò)作單位速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的應(yīng)力 m ：應(yīng)力敏感指數(shù)，：應(yīng)力敏感指數(shù)， ：外加有效應(yīng)力：外加有效應(yīng)力 開(kāi)始變形時(shí)，開(kāi)始變形時(shí)，m低，欲使應(yīng)變速率固定，需要較大的低，欲使應(yīng)變速率固定，需要較大的v值，故需要較高的應(yīng)力值，故需要較高的應(yīng)力 ，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦塑性變形開(kāi)，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦塑性變形開(kāi)始后，位錯(cuò)迅速增殖，始后，位錯(cuò)迅速增殖， m 增加，必然導(dǎo)致增加，必然導(dǎo)致v的突然下降（為保持的突然下降（

39、為保持應(yīng)變速率固定），所以所需的應(yīng)力應(yīng)變速率固定），所以所需的應(yīng)力 突然下降，產(chǎn)生了下屈服點(diǎn)突然下降，產(chǎn)生了下屈服點(diǎn)現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 是否產(chǎn)生屈服點(diǎn)現(xiàn)象還與材料的是否產(chǎn)生屈服點(diǎn)現(xiàn)象還與材料的m 值有關(guān)，值有關(guān)， m 小的材料，小的材料，如如Ge，Si，F(xiàn)e等出現(xiàn)顯著的上下屈服點(diǎn)。等出現(xiàn)顯著的上下屈服點(diǎn)。第51頁(yè)/共81頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。52B)應(yīng)變時(shí)效將低碳鋼試樣拉伸到產(chǎn)生少量預(yù)塑性變形后卸載，然后重新加載，試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象。如果產(chǎn)生一定量的塑性變形后卸載，在室溫停留幾天或在低溫（如200）時(shí)效幾小時(shí)后再進(jìn)行拉伸，此時(shí)屈服點(diǎn)現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點(diǎn)升高，這種現(xiàn)象即

40、應(yīng)變時(shí)效.第52頁(yè)/共81頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。533應(yīng)變時(shí)效原因 卸載后重新加載，由于位錯(cuò)已經(jīng)掙脫處氣團(tuán)的釘扎，故不出現(xiàn)屈服點(diǎn)； 室溫長(zhǎng)期停留或低溫時(shí)效期間，溶質(zhì)原子C、N通過(guò)擴(kuò)散又聚集到位錯(cuò)線周圍，重新形成“柯氏氣團(tuán)”，屈服現(xiàn)象又出現(xiàn)。 解決由于呂德斯帶造成的工件表面不平整的措施： A 加入少量能奪取固溶體合金中的溶質(zhì)原子，使之形成穩(wěn)定化合物的元素。 B 板材在深沖之前進(jìn)行比屈服伸長(zhǎng)范圍稍大的預(yù)變形（約0.5%2%變形度），使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎，然后盡快進(jìn)行深沖。第53頁(yè)/共81頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。54第四節(jié)第四節(jié) 合金的塑性變形合金的

41、塑性變形工程上用的大多數(shù)是兩相或多相合金。由于第二相的數(shù)量、尺寸、形狀和分布不同，它與基體相的結(jié)合不一，以及第二相的變形特征與基體差異，使得多相合金的塑性變形比較復(fù)雜。通常按第二相粒子的尺寸將合金分成兩大類：（1）如果第二相粒子尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，稱為聚合型；（2）如果第二相粒子十分細(xì)小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，稱為彌散分布型。這兩種合金的塑性變形情況和強(qiáng)化規(guī)律有所不同。第54頁(yè)/共81頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。551聚合型兩相合金的塑性變形（1）如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金的變形決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。 等應(yīng)變理論: 假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)變相等。 .等

42、應(yīng)力理論: 假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)力相同。 合金產(chǎn)生一定應(yīng)變的平均流變應(yīng)力 a = f11 + f22 ： 其中：f1、f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù) f1+f2=1 1、2為兩個(gè)相在此應(yīng)變時(shí)的流變應(yīng)力對(duì)合金施加一定應(yīng)力時(shí)，平均應(yīng)變 a= f11+f22其中：f1、f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù) 1、2為此應(yīng)力下兩相的應(yīng)變一般來(lái)說(shuō)，這類合金變形時(shí)，滑移先在較軟的相中進(jìn)行（特別是其數(shù)量少時(shí)），只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強(qiáng)相，且體積分?jǐn)?shù)大于30%時(shí)，才能起到明顯的強(qiáng)化作用。第55頁(yè)/共81頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。56（2）如果兩相中一個(gè)是塑性相，而另一個(gè)是硬脆相時(shí)，則合金的機(jī)械性能主要取決于硬脆相

43、的存在情況（數(shù)量、分布、大小、形狀）。（a）第二相粗大。變形只在基體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強(qiáng)度塑性不好.（b）第二相連續(xù)分布在晶界上，合金很脆.例：高C鋼中碳化物，共析鋼（0.8%C） =780MN/m2 過(guò)共析鋼（1.2%C） =700MN/m2銅中的少量Bi，鎳合金中的S，均為薄膜狀在晶界，可在銅中加入稀土，鎳中加入微量Mg.第56頁(yè)/共81頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。572彌散分布型兩相合金的塑性變形當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布在基體相中時(shí)，將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用，通常將微粒分成不可變形的和可變形的兩類。（1）不可變形微粒的強(qiáng)化作用奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)

44、機(jī)制） 適用于第二相粒子較硬并與基體界面為非共格的情形。第57頁(yè)/共81頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。58位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制: =Gb/ 為顆粒間距只有當(dāng)外力大于Gb/ 時(shí)，位錯(cuò)線才能繞過(guò)粒子。減小粒子尺寸（在同樣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，粒子越小則粒子間距也越?。┗蛱岣吡Ｗ拥捏w積分?jǐn)?shù)，都使合金的強(qiáng)度提高。第58頁(yè)/共81頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。59第59頁(yè)/共81頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。60（2）可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形。圖 位錯(cuò)切割粒子機(jī)制第60頁(yè)/共81頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。

45、61第61頁(yè)/共81頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。62可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制(自學(xué))強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系，主要有以下幾方面的作用：A位錯(cuò)切過(guò)粒子后產(chǎn)生新的界面，提高了界面能。B 若共格的粒子是一種有序結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)切過(guò)之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)需要附加應(yīng)力。C由于粒子的點(diǎn)陣常數(shù)與基體不一樣，粒子周圍產(chǎn)生共格畸變，存在彈性應(yīng)變場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。D由于粒子的層錯(cuò)能與基體的不同，擴(kuò)展位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)，其寬度會(huì)產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強(qiáng)化。E 由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯(cuò)線切過(guò)粒子時(shí)必然產(chǎn)生一割階，而割階會(huì)妨礙整個(gè)位錯(cuò)

46、線的移動(dòng)。在實(shí)際合金中，起主要作用的往往是12種。增大粒子尺寸或增加體積分?jǐn)?shù)有利于提高強(qiáng)度。 第62頁(yè)/共81頁(yè)第六十二頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。63第五節(jié)第五節(jié) 塑性變形對(duì)材料組織和性能的影塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響響 一一 對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響1 1、顯微組織的變化：、顯微組織的變化：除了晶粒內(nèi)部出現(xiàn)滑移帶或?qū)\晶帶外，隨變形程除了晶粒內(nèi)部出現(xiàn)滑移帶或?qū)\晶帶外，隨變形程度增加，晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)，變形量大時(shí)，晶度增加，晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)，變形量大時(shí)，晶界模糊不清，晶粒難以分辨，稱為界模糊不清，晶粒難以分辨，稱為纖維組織。纖維組織。第63頁(yè)/共81頁(yè)第六十三頁(yè)，編輯

47、于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。64第64頁(yè)/共81頁(yè)第六十四頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。65第65頁(yè)/共81頁(yè)第六十五頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。66第66頁(yè)/共81頁(yè)第六十六頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。672、亞結(jié)構(gòu)的變化：胞狀組織的形成與下列因素有關(guān)： 變形量增加，位錯(cuò)增殖，位錯(cuò)交互作用且分布不均勻，形成位錯(cuò)纏結(jié)，進(jìn)一步增加變形量，大量位錯(cuò)聚集，由纏結(jié)的位錯(cuò)組成胞狀亞結(jié)構(gòu)。高密度位錯(cuò)纏結(jié)在胞壁，而胞內(nèi)位錯(cuò)密度較低。此時(shí)，變形的晶粒主要由這種胞狀組織組成。材料類型 層錯(cuò)能高的金屬（如Al、Fe）等，當(dāng)變形程度較高時(shí)，出現(xiàn)明顯的胞狀組織；低層錯(cuò)能金屬（不銹鋼，黃銅

48、），不易形成位錯(cuò)纏結(jié)，冷變形后的胞狀組織不明顯。第67頁(yè)/共81頁(yè)第六十七頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。68第68頁(yè)/共81頁(yè)第六十八頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。693、性能的變化：a)加工硬化：定義：金屬經(jīng)冷加工變形后，其強(qiáng)度、硬度增加、塑性降低。加工硬化是材料強(qiáng)化手段之一，特別是不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化的材料，如純金屬、奧氏體不銹鋼等。第69頁(yè)/共81頁(yè)第六十九頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。70單晶體曲線明顯可分為三個(gè)階段： I 易滑移階段：發(fā)生單滑移，位錯(cuò)移動(dòng)和增殖所遇到的阻力很小，I 很低，約為10-4G數(shù)量級(jí)。 II線性硬化階段：發(fā)生多系滑移，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，II 遠(yuǎn)大于I 約為 G/100G/300 ，并接近于一常數(shù)。 III拋物線硬化階段：與位錯(cuò)的多滑移過(guò)程有關(guān)，III 隨應(yīng)變?cè)黾佣档停瑧?yīng)力應(yīng)變曲線變?yōu)閽佄锞€。第70頁(yè)/共81頁(yè)第七十頁(yè)，編輯于星期日：二十一點(diǎn) 二十一分。71影響單晶體加工硬化曲線的因素 晶體結(jié)構(gòu)類型 雜質(zhì)含量 晶體位向 試驗(yàn)溫度