上海交大材基第五章塑性變形與回復(fù)再結(jié)晶復(fù)習(xí)提綱

1、第5章材料的形變和再結(jié)晶提綱5.1 彈性和粘彈性5.2 晶體的塑性變形（重點）5.3 回復(fù)和再結(jié)晶（重點）5.4 高聚物的塑性變形學(xué)習(xí)要求掌握材料的變形機制及特征，以及變形對材料組織結(jié)構(gòu)、性能的影響；冷、熱加工變形材料的回復(fù)和結(jié)晶過程。1 .材料的彈性變形本質(zhì)、彈性的不完整性及黏彈性；2 .單晶體塑性變形方式、特點及機制（滑移、攣生、扭折）3 .多晶體、合金塑性變形的特點及其影響因素4 .塑性變形對材料組織與性能的影響；5 .材料塑性變形的回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大過程；6 .影響回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大的諸多因素（包括變形程度、第二相粒子、工藝參數(shù)等）7、結(jié)晶動力學(xué)的形式理論（J-M-A方程）8、

2、熱加工變形下動態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶的微觀組織特點、對性能影響。9、陶瓷、高聚物材料的變形特點重點內(nèi)容1 .彈性變形的特征，虎克定律（公式），彈性模量和切變彈性模量；材料在外力作用下發(fā)生變形。當(dāng)外力較小時，產(chǎn)生彈性變形。彈性變形是可逆變形，卸載時，變形消失并恢復(fù)原狀。在彈性變形范圍內(nèi)，其應(yīng)力與應(yīng)變之間保持線性函數(shù)關(guān)系，即服從虎克（Hooke）定律:式中E為正彈性模量，G為切變模量。它們之間存在如下關(guān)系：E（7=2（1-v）彈性模量是表征晶體中原子間結(jié)合力強弱的物理量，故是組織結(jié)構(gòu)不敏感參數(shù)。在工程上，彈性模量則是材料剛度的度量。2 .彈性的不完整性和粘彈性；理想的彈性體是不存在的，多數(shù)工程材料彈性變形

3、時，可能出現(xiàn)加載線與卸載線不重合、應(yīng)變滯后于應(yīng)力變化等彈性不完整性。彈性不完整性現(xiàn)象包括包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)韌性等。3 .滑移系，施密特法則（公式），滑移的臨界分切應(yīng)力；晶體中一個滑移面和該面上一個滑移方向組成。fcc和bcc,bcc的滑移系？滑移系多少與塑性之間的關(guān)系?；频呐R界分切應(yīng)力：二.如何判斷晶體中各個滑移系能不能開動？解釋幾何軟化和幾何硬化？為何多晶體塑性變形時要求至少有5個獨立的滑移系進行滑移？4 .滑移的位錯機制，派一納力（公式）；為什么晶體中滑移系為原子密度最大的面和方向？5 .比較塑性變形兩種基本形式：滑移與學(xué)生的異同特點；涓移李生相同點1切應(yīng)力；2沿一定的

4、晶面.晶向進行；3不改變結(jié)構(gòu)。晶體位向不改變改變，形成黃面對稱關(guān)系位移量滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大.小于李生方向上的原子間距，較小”對篁變的貢獻很大，總變形量大.有隰，總變形量小.變形應(yīng)力有一定的底界分切壓力所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移變形條件一般先發(fā)生滑移滑移困難時發(fā)生變形機制全位錯運動的結(jié)果分位錯運動的結(jié)果6.多晶體塑性變形的特點：晶粒取向的影響，晶界的影響;會判斷多個晶體中哪些晶體會優(yōu)先發(fā)生塑性變形？7 .細(xì)晶強化與Hall-Petch公式，高溫晶界弱化的原因；晶粒細(xì)化為何能同時提高材料的強韌性？位錯塞積群效應(yīng)（應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力數(shù)值等于外加切應(yīng)力n倍）可啟動臨近晶粒滑移，故高溫合金為

5、何要采用定向凝固技術(shù)獲得單晶？晶界滑動機制和擴散性蠕變8 .固溶強化，屈服現(xiàn)象（呂德斯帶），上下屈服點的柯垂耳理論和一般位錯增殖理論，應(yīng)變時效；d.二cdc金屬有四大著名的強化機制，請給出這幾種機制的名稱，物理實質(zhì)，定量描述其強化效果的數(shù)學(xué)公式。請簡潔回答要點。9 .彌散強化，不可變形粒子的繞過機制（公式），可變形粒子的強化機理；2R10 .冷變形后的顯微組織和亞結(jié)構(gòu)，加工硬化概念（公式）；11 .單晶體與多晶體力學(xué)性能（應(yīng)力應(yīng)變曲線）比較12 .形變織構(gòu)與殘余應(yīng)力；常見絲織構(gòu)和板織構(gòu)，殘余應(yīng)力分類13 .回復(fù)動力學(xué)，激活能求法（公式）與回復(fù)機制（低溫，中溫，高溫）;,再結(jié)晶動力學(xué)，J-M方程

6、和nt=A+RT14 .再結(jié)晶形核機制（弓出機制公式）Avrami方程（公式）；侏=l-exp（-3：）15 .再結(jié)晶激活能（公式），求不同溫度下再結(jié)晶相同分?jǐn)?shù)的時間式）；I2.3,=也月+他，TOO16 .再結(jié)晶溫度及其影響因素，影響再結(jié)晶晶粒大小的因素;變形程度原始晶粒尺寸第二相的影響再結(jié)晶退火工藝參數(shù)（加熱溫度、溫升快慢、保溫時間等）控制晶粒大??？17.晶粒長大動力學(xué)（公式）,晶界移動速率（公式）和晶界遷移激活能求法（公式）；1虱空/）=坨號一口"3尺丁18 .晶粒的正常長大及其影響因素；尤其是分散相粒子作用（公式）始晶粒大小溫度可溶解的雜質(zhì)或合金元素不溶解的第二相am，3g）

7、晶粒間的位向差熱蝕溝19 .二次再結(jié)晶，再結(jié)晶后的組織（晶粒大小，織構(gòu)，李晶）20 .一次與二次再結(jié)晶以及靜態(tài)再結(jié)晶的區(qū)別；21 .冷、熱加工的區(qū)別，回復(fù)再結(jié)晶分類；22 .動態(tài)回復(fù)，動態(tài)再結(jié)晶；23 .熱加工后的性能和組織；24 .蠕變的概念，典型曲線以及機制；25 .超塑性概念，本質(zhì)；26 .陶瓷材料的變形特點；陶瓷晶體，由于其結(jié)合鍵（離子鍵、共價鍵）的本性，再加上陶瓷晶體中的滑移系少，位錯的b大，故其塑性變形相對金屬材料要困難得多，只有以離子鍵為主的單晶陶瓷才能進行較大的塑性變形。27 .高聚物變形的特點。對于高分子材料，其塑性變形是靠粘性流動而不是靠滑移產(chǎn)生的，故與材料粘度密切相關(guān)，而

8、且受溫度影響很大。重要概念和公式（這里不是最全面）彈性變形，彈性模量，包申格效應(yīng)，彈性后效，彈性滯后，粘彈性；塑性變形，滑移，滑移系，滑移帶，滑移線，交滑移，雙交滑移；臨界分切應(yīng)力，施密特因子，軟取向，硬取向，派-納力；學(xué)生，李晶面，學(xué)生方向，李晶，扭折；固溶強化，屈服現(xiàn)象，應(yīng)變時效，加工硬化，彌散強化；形變織構(gòu)，絲織構(gòu)，板織構(gòu)，殘余應(yīng)力，點陣畸變，帶狀組織，流線;回復(fù)，再結(jié)晶，晶粒長大，二次再結(jié)晶，冷加工，熱加工，動態(tài)再結(jié)晶；儲存能，多邊化，回復(fù)激活能，再結(jié)晶激活能，再結(jié)晶溫度；弓出形核，臨界變形量，再結(jié)晶織構(gòu)，退火李晶；虎克定律：g-Ee,z-Gr滑移的臨界分切應(yīng)力：二.，:.：一2GI&

9、#39;2萬2Gr29一Peierls-Nabarro力：1一？卜叩L.1Hall-Petch公式：巴二國-Kd'=Gb彌散強化關(guān)系式：,聚合型合金強化關(guān)系式:工一QZ1加工硬化關(guān)系式：,_.一工沁Int=4+Q回復(fù)動力學(xué)：再結(jié)晶動力學(xué)：二、一；再結(jié)晶的極限平均晶粒直徑：_，二再結(jié)晶晶粒大小與溫度之間的關(guān)系：I-二-/i材料在外力作用下發(fā)生變形。當(dāng)外力較小時，產(chǎn)生彈性變形。彈性變形是可逆變形，卸載時，變形消失并恢復(fù)原狀。在彈性變形范圍內(nèi)，其應(yīng)力與應(yīng)變之間保持線性函數(shù)關(guān)系，即服從虎克(Hooke)定律:式中E為正彈性模量，G為切變模量。它們之間存在如下關(guān)系：ECr=2(1-v)彈性模量是

10、表征晶體中原子間結(jié)合力強弱的物理量，故是組織結(jié)構(gòu)不敏感參數(shù)。在工程上，彈性模量則是材料剛度的度量。實際上，理想的彈性體是不存在的，多數(shù)工程材料彈性變形時，可能出現(xiàn)加載線與卸載線不重合、應(yīng)變滯后于應(yīng)力變化等彈性不完整性。彈性不完整性現(xiàn)象包括包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)韌性等。對非晶體，甚至對某些多晶體，在較小的應(yīng)力時，可能會出現(xiàn)粘彈性現(xiàn)象。粘彈性變形是既與時間有關(guān)，又具有可恢復(fù)的彈性變形，即具有彈性和粘性變形量方面特征。粘彈性變形是高分子材料的重要力學(xué)特性之一。當(dāng)施加的應(yīng)力超過彈性極限時，材料發(fā)生塑性變形，即產(chǎn)生不可逆的永久變形。通過塑性變形，不但可使材料獲得預(yù)期的外形尺寸，而且可使材料

11、內(nèi)部組織和性能產(chǎn)生變化。單晶體塑性變形的兩個基本方式為滑移和學(xué)生?；坪蛯W(xué)生都是切應(yīng)變，而且只有當(dāng)外加切應(yīng)力分量大于晶體的臨界分切應(yīng)力氣時才能開始。然而，滑移是不均勻切變，學(xué)生為均勻切變。對于多晶體而言，要求每個晶粒至少具備由5個獨立的滑移系才能滿足各晶粒在變形過程中相互制約和協(xié)調(diào)。多晶體中，在室溫下晶界的存在對滑移起阻礙作用，而且實踐證明，多晶體的強度隨其晶粒細(xì)化而提高，可用著名的Hall-Petch公式來加以描述：至于合金為單相固溶體時，由于溶質(zhì)原子存在會呈現(xiàn)固溶強化效果，對某些材料還會出現(xiàn)屈服和應(yīng)變時效現(xiàn)象；當(dāng)合金為多相組織結(jié)構(gòu)時，其變形還會受到第二相的影響，呈現(xiàn)彌散強化效果。而陶瓷晶體，由于其結(jié)合鍵（離子鍵、共價鍵）的本性，再加上陶瓷晶體中的滑移系少，位錯的b大，故其塑性變形相對金屬材料要困難得多，只有以離子鍵為主的單晶陶瓷才能進行較大的塑性變形。對于高分子材料，其塑性變形是靠粘性流動而不是靠滑移產(chǎn)生的，故與材料粘度密切相關(guān)，而且受溫度影響很大。材料經(jīng)塑性變形后，外力所做的功部分以儲存能形式存在于材料內(nèi)部，從而使系統(tǒng)的自由能升高，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。故此，回復(fù)再結(jié)晶是材料