第六章固体材料的变形与断裂分解VIP免费

1第6章固体材料的变形与断裂6.1弹性变形6.2单晶体的滑移变形6.3多晶体的滑移变形6.4塑性变形对金属组织与性能的影响6.5金属及合金强化的位错解释6.6断裂2弹性变形－塑性变形－断裂36.1.1弹性变形定义：当外力去除后，能恢复到原来形状或尺寸的变形特点：单调、可逆、变形量很小（＜0.5~1.0%）弹性的物理本质：金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。弹性模量EG1.弹性模量的物理意义和作用⑴物理意义：材料对弹性变形的抗力。⑵用途：工程上亦称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同压力下产生的弹性变形就愈小。机器零件或构件用AE表示。2.影响弹性模量的因素*⑴晶体原子的本性和晶格类型；（原子结合的本性）非过渡族，原子半径↑、E↓；过渡族，原子半径↑、E↑，且E一般都较大。原子密排方向的E大。⑵溶质原子与其强化；⑶显微组织（指热处理后）；⑷温度；⑸加载速率；⑹冷变形。一般影响不大。46.1.2滞弹性⑴定义：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。⑵影响因素：a）晶体中的点缺陷；显微组织的不均匀性。b）切应力越大，影响越大。c）温度升高，变形量增加。由于应变滞后于应力，使加载曲线与卸载曲线不重合而形成的闭合曲线，称为弹性滞后环。内耗⑶益处：减振材料（机床床身、缸体等）；危害：长期承载的传感器，影响精度。乐器要求循环韧性小。56.2单晶体的塑性变形常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。6.2.1滑移1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。光镜下：滑移带（无重现性）。2滑移的表象学电镜下：滑移线。62滑移系滑移面（密排面）（1）几何要素滑移方向（密排方向）783滑移的临界分切应力（c）c：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。外力在滑移方向上的分解。c＝scoscos9c取决于金属的本性，不受，的影响；或＝90时，s；c＝scoscoss的取值，＝45时，s最小，晶体易滑移；软取向：值大；取向因子：coscos硬取向：值小。10114滑移时晶体的转动（1）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。几何硬化：，远离45，滑移变得困难；（2）取向因子的变化几何软化；，接近45，滑移变得容易。12125多滑移和交滑移（1）滑移的分类单滑移：处于软取向的一组滑移系首先开动。多滑移：由于滑移过程中晶体的转动使两个或多个滑移系上交替滑移。交滑移：两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。（2）等效滑移系：各滑移系的滑移面和滑移方向与力轴夹角分别相等的一组滑移系。13（2）交滑移机制螺位错的交滑移：螺位错从一个滑移面转移到与之相交的另一滑移面的过程；螺位错的双交滑移：交滑移后的螺位错再转回到原滑移面的过程。14面心立方晶体中，扩展位错由两个肖克莱不全位锗和它们所夹的层错带构成，如图2-24，扩展位错只能沿层错面移动。如果增大应力可使扩展位错束集，即使两个肖克莱不全位错结合成一个螺型全位错使可交滑移至另一滑移面，然后在该滑移面扩展开、如图6-14所示。热激活可促进交滑移，故升高温度有利于交滑移进行。交滑移过程还与扩展位错的宽度有关。当材料的层错能很低时，由于扩展位错宽度d与金属的层错能γ成反比。故扩展位错宽度大。束集时作的功也大，交滑移困难。15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。166.单晶体的应力-应变曲线第Ⅰ阶段----易滑移阶段:屈服后首先进行单滑移，在应力增加不大时，可发生大量塑变。此时加工硬化系数dτ／dγ很小，约为10-4G。第Ⅱ阶段----线性硬化阶段：加工硬化系数比第Ⅰ阶段约大30倍且基本为常数。双滑移造成滑移带的交割，使位错密度急剧增加并互相缠结，加工硬化系数明显增高。第Ⅲ阶段----抛物线型硬化阶段：加工硬化系数逐渐降低，应力与应变关系为τ＝Kγ1/2。第Ⅲ阶段位错可通过交滑移克服滑移障碍，使变形易于进...