金屬與熱力學(xué)6.1 金屬及合金的塑性變形與斷裂

1、1第第6 6章章 金屬及合金的塑性變形與斷裂金屬及合金的塑性變形與斷裂2金屬的變形特性金屬的變形特性晶體的塑性變形晶體的塑性變形組織與性能的變化組織與性能的變化多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形合金的塑性變形合金的塑性變形36.1 6.1 金屬的變形特性金屬的變形特性 納米銅的室溫超塑性45n 變形變形：物體在外力的作用下，其形狀和尺寸的改變。：物體在外力的作用下，其形狀和尺寸的改變。n 應(yīng)力應(yīng)力：物體內(nèi)部任一截面單位面積上的相互作用力。：物體內(nèi)部任一截面單位面積上的相互作用力。同截面垂直的稱為同截面垂直的稱為“正應(yīng)力正應(yīng)力”或或“法向應(yīng)力法向應(yīng)力”，同截，同截面

2、相切的稱為面相切的稱為“剪應(yīng)力剪應(yīng)力”或或“切應(yīng)力切應(yīng)力”。n 應(yīng)變應(yīng)變：物體形狀尺寸所發(fā)生的相對改變。物體內(nèi)部某：物體形狀尺寸所發(fā)生的相對改變。物體內(nèi)部某處的線段在變形后長度的改變值同線段原長之比值稱處的線段在變形后長度的改變值同線段原長之比值稱為為“線應(yīng)變線應(yīng)變”；物體內(nèi)兩互相垂直的平面在變形后夾；物體內(nèi)兩互相垂直的平面在變形后夾角的改變值稱為角的改變值稱為“剪應(yīng)變剪應(yīng)變”或或“角應(yīng)變角應(yīng)變”；變形后物；變形后物體內(nèi)任一微小單元體體積的改變同原單位體積之比值體內(nèi)任一微小單元體體積的改變同原單位體積之比值稱為稱為“體積應(yīng)變體積應(yīng)變”。6作用在機件上的外力作用在機件上的外力載荷載荷FFF =

3、F （MPa）外力外力 內(nèi)力內(nèi)力 應(yīng)力應(yīng)力FF靜載荷靜載荷動載荷動載荷= F /SSFSF7FFF8FFF9n 定義：定義：彈性變形彈性變形是指外力去除后能夠完全恢復(fù)的那是指外力去除后能夠完全恢復(fù)的那部分變形。部分變形。n 特點特點 變形是可逆的，在外力去除后它便可以完全恢復(fù)，變變形是可逆的，在外力去除后它便可以完全恢復(fù)，變形消失。形消失。 在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間保持單值線性函在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間保持單值線性函數(shù)關(guān)系。數(shù)關(guān)系。 材料的最大彈性變形量隨材料的不同而不同。材料的最大彈性變形量隨材料的不同而不同。10 彈性變形的實質(zhì)是在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部原彈性變形的實質(zhì)是在

4、應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部原子間距就偏離了平衡位置，但未超過其原子間的結(jié)合子間距就偏離了平衡位置，但未超過其原子間的結(jié)合力。晶體材料反映為晶格發(fā)生了伸長力。晶體材料反映為晶格發(fā)生了伸長( (縮短縮短) )或歪扭?；蛲崤ぁＴ拥南噜応P(guān)系還未發(fā)生改變，故外力去除后，原子原子的相鄰關(guān)系還未發(fā)生改變，故外力去除后，原子間結(jié)合力便可以使變形完全恢復(fù)。間結(jié)合力便可以使變形完全恢復(fù)。 11在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變服從虎克定律。在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變服從虎克定律。 式中，式中，、分別為正應(yīng)力和分別為正應(yīng)力和切應(yīng)力，切應(yīng)力，、分別為正應(yīng)變和分別為正應(yīng)變和切應(yīng)變；比例系數(shù)切應(yīng)變；比例系數(shù)E稱為彈性稱為彈性模

5、量（楊氏模量），模量（楊氏模量），G稱為切稱為切變模量，它反映材料對彈性變模量，它反映材料對彈性變形的抗力，代表材料的變形的抗力，代表材料的“剛度剛度” 。oe121314)(1002. 11061017547NNSFE%9 . 1019. 0109 . 01017107E例例1 1：股骨最小截面積：股骨最小截面積6 6 1010-4-4m m2 2，抗壓強度抗壓強度 1717 10107 7N/mN/m2 2，骨骨骼楊氏模量骼楊氏模量E=0.9E=0.9 10101010N/mN/m2 2；求：受壓負荷多大時骨骼碎裂？假定碎裂前應(yīng)力與應(yīng)變是線性求：受壓負荷多大時骨骼碎裂？假定碎裂前應(yīng)力與應(yīng)變

6、是線性關(guān)系，則碎裂時應(yīng)變?yōu)槎嗌?？關(guān)系，則碎裂時應(yīng)變?yōu)槎嗌?？解：抗壓強度即碎裂時的應(yīng)力解：抗壓強度即碎裂時的應(yīng)力SF15n 定義：不能恢復(fù)的永久性變形叫定義：不能恢復(fù)的永久性變形叫塑性變形塑性變形。當應(yīng)力。當應(yīng)力大于彈性極限時，材料不但發(fā)生彈性變形，而且還大于彈性極限時，材料不但發(fā)生彈性變形，而且還發(fā)生塑性變形，即在外力去除后，其變形不能得到發(fā)生塑性變形，即在外力去除后，其變形不能得到完全的恢復(fù)，而具有殘留變形或永久變形。完全的恢復(fù)，而具有殘留變形或永久變形。n 塑性：是指材料能發(fā)生塑性變形的量或能力，用伸塑性：是指材料能發(fā)生塑性變形的量或能力，用伸長率長率(%)(%)或斷面減縮率或斷面減縮率(

7、%)(%)表示。表示。 n 實質(zhì)：塑性變形的實質(zhì)是在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)實質(zhì)：塑性變形的實質(zhì)是在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部原子相鄰關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改變，故外力去除后，原部原子相鄰關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改變，故外力去除后，原子回到另一平衡位置，物體將留下永久變形。子回到另一平衡位置，物體將留下永久變形。 16n 屈服屈服：材料開始發(fā)生塑性變形。：材料開始發(fā)生塑性變形。n 屈服現(xiàn)象屈服現(xiàn)象：即使外力：即使外力不再增加，試樣也會不再增加，試樣也會繼續(xù)變形，這種變形繼續(xù)變形，這種變形屬于塑性變形，在拉屬于塑性變形，在拉伸曲線上會出現(xiàn)鋸齒伸曲線上會出現(xiàn)鋸齒狀的平臺。這是部分狀的平臺。這是部分材料所具有的特征。材料所具有的

8、特征。17n 屈服強度屈服強度：表示材料對：表示材料對開始發(fā)生微量塑性變形開始發(fā)生微量塑性變形的抗力，也稱為屈服極的抗力，也稱為屈服極限，用限，用s表示。對具有表示。對具有屈服現(xiàn)象的材料用屈服屈服現(xiàn)象的材料用屈服現(xiàn)象發(fā)生時對應(yīng)的應(yīng)力現(xiàn)象發(fā)生時對應(yīng)的應(yīng)力表示；對屈服現(xiàn)象不明表示；對屈服現(xiàn)象不明顯的材料，則以所產(chǎn)生顯的材料，則以所產(chǎn)生的塑性應(yīng)變答的塑性應(yīng)變答0.2%時的時的應(yīng)力值表示。應(yīng)力值表示。 18n 均勻變形均勻變形：在屈服后的變形階段，試樣整體進行均：在屈服后的變形階段，試樣整體進行均勻的塑性變形。如果不再增加外力，材料的變形將勻的塑性變形。如果不再增加外力，材料的變形將不能繼續(xù)下去。不能

9、繼續(xù)下去。 n 原因：維持材料均勻變形的原因是材料發(fā)生了加工原因：維持材料均勻變形的原因是材料發(fā)生了加工硬化。硬化。 已經(jīng)發(fā)生變形處的強度提高，進一步變形困已經(jīng)發(fā)生變形處的強度提高，進一步變形困難，即變形要在更大的應(yīng)力作用下才能進行。下一難，即變形要在更大的應(yīng)力作用下才能進行。下一步的變形發(fā)生在未變形或變形相對較小的位置，達步的變形發(fā)生在未變形或變形相對較小的位置，達到同樣變形后，在更大的應(yīng)力作用下發(fā)生變形。到同樣變形后，在更大的應(yīng)力作用下發(fā)生變形。19n 頸縮：試樣將開始發(fā)生不均勻的塑性變形，產(chǎn)生了頸縮，頸縮：試樣將開始發(fā)生不均勻的塑性變形，產(chǎn)生了頸縮，即塑性變形集中在一局部區(qū)域進行。即塑性

10、變形集中在一局部區(qū)域進行。 n 特點：頸縮發(fā)生后，宏觀表現(xiàn)為外力在下降，工程應(yīng)力特點：頸縮發(fā)生后，宏觀表現(xiàn)為外力在下降，工程應(yīng)力在減小，但頸縮區(qū)的材料承受的真實應(yīng)力依然在上升。在減小，但頸縮區(qū)的材料承受的真實應(yīng)力依然在上升。20n 開始發(fā)生頸縮時對應(yīng)開始發(fā)生頸縮時對應(yīng)的工程應(yīng)力的工程應(yīng)力b b ，這這時試樣出現(xiàn)失穩(wěn)，頸時試樣出現(xiàn)失穩(wěn)，頸縮真實應(yīng)力依然在上縮真實應(yīng)力依然在上升，但能承受的總外升，但能承受的總外力在下降。力在下降。21n 韌性斷裂韌性斷裂：在斷裂前有明：在斷裂前有明顯塑性變形后發(fā)生的斷裂顯塑性變形后發(fā)生的斷裂叫叫“韌性斷裂韌性斷裂”。在晶體。在晶體構(gòu)成的材料中，內(nèi)部的晶構(gòu)成的材料中

11、，內(nèi)部的晶粒都被拉長成為細條狀，粒都被拉長成為細條狀，斷口呈纖維狀，灰暗無光。斷口呈纖維狀，灰暗無光。n 斷裂斷裂：變形量大至：變形量大至K點，試樣發(fā)生斷裂。點，試樣發(fā)生斷裂。n 實質(zhì)：斷裂的實質(zhì)原子間承受的力超出最大吸引力，原實質(zhì)：斷裂的實質(zhì)原子間承受的力超出最大吸引力，原子間的結(jié)合破壞而分離。子間的結(jié)合破壞而分離。22n 脆性斷裂脆性斷裂：斷裂前因并未經(jīng)過明顯塑性變形，故其斷口：斷裂前因并未經(jīng)過明顯塑性變形，故其斷口常具有閃爍的光澤，這種斷裂叫常具有閃爍的光澤，這種斷裂叫“脆性斷裂脆性斷裂”。脆性斷。脆性斷裂可沿晶界發(fā)生，稱為裂可沿晶界發(fā)生，稱為“晶間斷裂晶間斷裂”，斷口凹凸不平；，斷口凹

12、凸不平；脆性斷裂也可穿過各個晶粒發(fā)生，稱為脆性斷裂也可穿過各個晶粒發(fā)生，稱為“穿晶斷裂穿晶斷裂”，斷口比較平坦。斷口比較平坦。 沿晶脆性斷口沿晶脆性斷口23n 材料在外力作用下發(fā)生塑性變形，依材料的性質(zhì)、材料在外力作用下發(fā)生塑性變形，依材料的性質(zhì)、外界環(huán)境和受力方式不同，進行塑性變形的方式也外界環(huán)境和受力方式不同，進行塑性變形的方式也不相同，通常發(fā)生塑性變形的方式有：不相同，通常發(fā)生塑性變形的方式有：滑移滑移、孿生孿生、蠕變?nèi)渥儭⒘鲃恿鲃?。n 其中滑移是晶體材料塑性變形的基本方式。而非晶其中滑移是晶體材料塑性變形的基本方式。而非晶體材料原子為無規(guī)則堆積，像液體一樣只能以流動體材料原子為無規(guī)則堆

13、積，像液體一樣只能以流動方式來進行，衡量變形的難易程度的參數(shù)為粘度。方式來進行，衡量變形的難易程度的參數(shù)為粘度。在重力作用下能發(fā)生流動的為液體，可以維持自己在重力作用下能發(fā)生流動的為液體，可以維持自己形狀的為固體。形狀的為固體。24例例2 2：鋁吊桿的設(shè)計：鋁吊桿的設(shè)計設(shè)計要求：一金屬吊桿能承受設(shè)計要求：一金屬吊桿能承受45000N45000N的外加載荷。為確保使用的外加載荷。為確保使用安全，吊桿最大允許應(yīng)力為安全，吊桿最大允許應(yīng)力為25000 N/cm25000 N/cm2 2，吊桿的長度為，吊桿的長度為150cm150cm，最大彈性變形不超過最大彈性變形不超過0.25cm0.25cm。（假

14、設(shè)此金屬的彈性模量為。（假設(shè)此金屬的彈性模量為10107 7 N/cmN/cm2 2）解：吊桿的橫截面積解：吊桿的橫截面積208 . 12500045000cmFA假設(shè)吊桿為圓棒狀，則其直徑假設(shè)吊桿為圓棒狀，則其直徑cmAd51. 140應(yīng)力為應(yīng)力為25000N/cm25000N/cm2 2時，應(yīng)變時，應(yīng)變cm10100071002525. 0000lElll，則25然而，要求吊桿的長度最小為然而，要求吊桿的長度最小為150cm150cm。因而，我們必須。因而，我們必須增大其橫截面積，此時增大其橫截面積，此時應(yīng)變?yōu)閼?yīng)變?yōu)?.0016670.001667時，應(yīng)力時，應(yīng)力2N/cm16670 E0

15、.00166715025. 00ll此時吊桿的橫截面積此時吊桿的橫截面積2045000cmFA2.716671直徑直徑cmAd8511. 1426kbb 極限載荷點0lkl0dFee 彈性極限點sS 屈服點K 斷裂點拉伸曲線FFLkdl應(yīng)力應(yīng)變曲線0SF0ll縮頸sFeFbFo27 當材料單位面積上所受的應(yīng)力當材料單位面積上所受的應(yīng)力e es s時，材料將產(chǎn)生時，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。明顯的塑性變形。材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。（a a） 屈服強度屈服強度（ S S）指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。指材料在外力作用下，產(chǎn)

16、生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。 S S =F =Fs s/S/S0 0 （MPaMPa）28 b =Fb/S0 （MPa）（b b）抗拉強度抗拉強度（b ） 抗拉強度是材料在拉斷抗拉強度是材料在拉斷前承受最大載荷時的應(yīng)力。前承受最大載荷時的應(yīng)力。 它表征了材料在拉伸條它表征了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力。件下所能承受的最大應(yīng)力?？估瓘姸瓤估瓘姸?是脆性材料選材的依據(jù)。是脆性材料選材的依據(jù)。bFlbFo29常用常用 和和 作為衡量塑性的指標。作為衡量塑性的指標。伸長率：斷面收縮率:%10000lllk%10000sssk0lkl0dFFLkd306.2 6.2 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形常溫下

17、塑性變形的主要方式：常溫下塑性變形的主要方式：滑移滑移、孿生孿生。 ：在切應(yīng)力作用下，晶：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面（沿著一定的晶面（滑移面滑移面）和晶向（和晶向（滑移方向滑移方向）產(chǎn)生相）產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。原子排列規(guī)律性的塑變方式。31 滑移帶形成示意圖 滑移變形的不均勻性滑移變形的不均勻性：在滑移線內(nèi)部以及滑移：在滑移線內(nèi)部以及滑移帶之間的晶面都沒有發(fā)生明顯的滑移。帶之間的晶面都沒有發(fā)生明顯的滑移。 工業(yè)純銅中的滑移線32 晶體中的滑移只能沿一定的晶面和該面上一定的晶體晶體中

18、的滑移只能沿一定的晶面和該面上一定的晶體學(xué)方向進行，將其稱為學(xué)方向進行，將其稱為和和。 滑移面和滑移方向往往是晶體中滑移面和滑移方向往往是晶體中原子最密排的晶原子最密排的晶面和晶向面和晶向。 每個滑移面以及此面上的一個滑移方向稱為一個每個滑移面以及此面上的一個滑移方向稱為一個滑移系滑移系。滑移系的個數(shù)：滑移系的個數(shù)：(滑移面?zhèn)€數(shù)）滑移面?zhèn)€數(shù)）（每個面（每個面上所具有的滑移方向的個數(shù)）上所具有的滑移方向的個數(shù)）。33 n 滑移面為滑移面為111n 滑移方向為滑移方向為n 滑移系共有滑移系共有 4312個個 34 bcc晶體112 和123面的滑移系n 低溫時滑移面為低溫時滑移面為112，中溫時多

19、為，中溫時多為110，而高溫時多為，而高溫時多為123n 滑移方向為滑移方向為n 滑移系為滑移系為11062+ 112121+ 123241，其滑移，其滑移系可能有系可能有12-48個。個。 35 n 密排六方晶體中，滑移方向一般都是密排六方晶體中，滑移方向一般都是n當當c/a接近或大于接近或大于1.633時，時，0001為最密排面，滑移為最密排面，滑移系即為系即為0001，共有三個，共有三個n當當c/a小于小于1.633時，時，0001不再是密排面，滑移面將不再是密排面，滑移面將變?yōu)橹孀優(yōu)橹?010或斜面或斜面1011，滑移系分別為三個和六，滑移系分別為三個和六個。個。 363738n滑

20、移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I比滑移面更大。越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I比滑移面更大。n因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格, , 體心立方晶格好于密排六方晶格。體心立方晶格好于密排六方晶格。39 滑移過程開始時的分切應(yīng)力就稱為滑移過程開始時的分切應(yīng)力就稱為臨界分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力。假設(shè)其橫截面積為假設(shè)其橫截面積為A， 為滑移面法線與中心軸線夾為滑移面法線與中心軸線夾角，角， 為滑移方向與外力為滑移方向與外力F夾角。夾角。coscoscoscoscosco

21、sAFAF外力外力F在滑移方向上的分力為在滑移方向上的分力為而滑移面的面積則為而滑移面的面積則為A/cos Fcos在滑移方向上的分切應(yīng)力在滑移方向上的分切應(yīng)力 為：為： 40 當當分切應(yīng)力達到臨界值時，晶面間的滑移開始，這也與宏分切應(yīng)力達到臨界值時，晶面間的滑移開始，這也與宏觀上的屈服相對應(yīng)，因此這時觀上的屈服相對應(yīng)，因此這時F/A應(yīng)當?shù)扔趹?yīng)當?shù)扔?s，即：，即：式中，式中， s稱為稱為臨界分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力，是一個與材料本性以及試驗，是一個與材料本性以及試驗溫度、加載速度等相關(guān)的量，與加載方向等無關(guān)，可通過溫度、加載速度等相關(guān)的量，與加載方向等無關(guān)，可通過實驗測得。實驗測得。 稱為稱為取

22、向因子取向因子或或schmid因子，因為取因子，因為取向因子向因子大則材料在較小大則材料在較小s作用下即可達到臨界分作用下即可達到臨界分切應(yīng)力切應(yīng)力s，從而發(fā)生滑移，因此被稱為，從而發(fā)生滑移，因此被稱為軟取向軟取向，反之則稱，反之則稱為為硬取向硬取向。 41金 屬溫 度純度（%）滑移面滑移方向臨界切應(yīng)力（MPa）Ag室 溫99.991110.47Al室 溫-1110.79Cu室 溫99.91110.98Ni室 溫99.81115.68Fe室 溫99.9611027.44Nb室 溫-11033.8Ti室 溫99.99101013.7Mg室 溫99.9500010.81Mg室 溫99.980001

23、0.76Mg33099.9800010.64Mg33099.9810113.92一些金屬晶體的臨界分切應(yīng)力值一些金屬晶體的臨界分切應(yīng)力值 4243 44 拉伸時拉伸時, ,滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向；滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向； 壓縮時，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。壓縮時，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。 幾何硬化：幾何硬化： ， 遠離遠離4545 ，滑移變得困難；，滑移變得困難； 幾何軟化：幾何軟化： ， 接近接近4545 ，滑移變得容易。，滑移變得容易。45滑移過程沿兩個以上滑移系同時或交替進行，這種滑移過程沿兩個以上滑移系同時或交替進行，這種滑移過程就稱為稱滑移過程就稱為稱。

24、46圖fcc晶體中多滑移 47晶體在兩個或多個不同滑移面上沿同一滑移方晶體在兩個或多個不同滑移面上沿同一滑移方向進行的滑移。向進行的滑移。交滑移后的螺位錯再轉(zhuǎn)回到與原滑移面平行交滑移后的螺位錯再轉(zhuǎn)回到與原滑移面平行的平面滑移。的平面滑移。48單一方向的滑移帶單一方向的滑移帶相互交叉的滑移帶相互交叉的滑移帶狀的滑移帶狀的滑移帶49金屬晶體的理論切變強度：金屬晶體的理論切變強度：2Gm一般金屬：一般金屬： m=104105MPa實際金屬單晶：實際金屬單晶： 110MPa50n 原子的微小移動導(dǎo)致晶體產(chǎn)生一個原子間距的位移。原子的微小移動導(dǎo)致晶體產(chǎn)生一個原子間距的位移。n 多個位錯的運動導(dǎo)致晶體的宏

25、觀變形。多個位錯的運動導(dǎo)致晶體的宏觀變形。5152 ABAB位錯線段兩端固定，在外加切應(yīng)力作用下變彎位錯線段兩端固定，在外加切應(yīng)力作用下變彎并向外擴張，當兩端彎出來的線段相互靠近時，由于并向外擴張，當兩端彎出來的線段相互靠近時，由于兩者分屬左、右螺型，抵消并形成一閉合位錯環(huán)和環(huán)兩者分屬左、右螺型，抵消并形成一閉合位錯環(huán)和環(huán)內(nèi)一小段彎曲位錯線，然后繼續(xù)。內(nèi)一小段彎曲位錯線，然后繼續(xù)。5354n金屬的位錯密度為金屬的位錯密度為10104 410101212/cm/cm2 2n位錯對性能的影響：金屬的塑性變形主要由位錯運動位錯對性能的影響：金屬的塑性變形主要由位錯運動引起，因此阻礙位錯運動是強化金屬

26、的主要途徑。引起，因此阻礙位錯運動是強化金屬的主要途徑。n減少或增加位錯密度都可以提高金屬的強度。減少或增加位錯密度都可以提高金屬的強度。金屬晶須金屬晶須退火態(tài)退火態(tài)(105-108/cm2) 加工硬化態(tài)加工硬化態(tài)(1011-1012/cm2) 55 在滑移面上運動的某一位錯，必與穿過此滑移面上在滑移面上運動的某一位錯，必與穿過此滑移面上的其它位錯（稱為的其它位錯（稱為“林位錯林位錯”）相交割，該過程即為）相交割，該過程即為“位錯交割位錯交割”。 位錯相互切割后，將使位錯產(chǎn)生彎折，生成位錯折位錯相互切割后，將使位錯產(chǎn)生彎折，生成位錯折線，這種折線有兩種：線，這種折線有兩種： 割階割階：垂直滑移

27、面的折線：垂直滑移面的折線 扭折扭折：在滑移面上的折線：在滑移面上的折線56 位錯運動過程中除遇到其它位錯而發(fā)生交截外，位錯運動過程中除遇到其它位錯而發(fā)生交截外，還可能遇到晶界，孿晶界，相界等障礙物而產(chǎn)生還可能遇到晶界，孿晶界，相界等障礙物而產(chǎn)生“塞積塞積”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 57位錯運動的阻力主要包含以下幾方面：位錯運動的阻力主要包含以下幾方面：n 位錯運動的阻力首先來自于點陣阻力（派納力），位錯運動的阻力首先來自于點陣阻力（派納力），它相當于簡單立方晶體中刃型位錯運動所需要的臨界它相當于簡單立方晶體中刃型位錯運動所需要的臨界分切應(yīng)力。分切應(yīng)力。n與其它位錯的交互作用阻力；與其它位錯的交互作用阻力

28、；n 位錯交割后形成的割階與扭折；位錯交割后形成的割階與扭折；n 位錯與一些缺陷發(fā)生交互作用。位錯與一些缺陷發(fā)生交互作用。58 孿生是晶體塑性變形的另一種常見方式，是指在孿生是晶體塑性變形的另一種常見方式，是指在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（孿生面）切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（孿生面）和一定的晶向（孿生方向）相對于另一部分發(fā)生均勻和一定的晶向（孿生方向）相對于另一部分發(fā)生均勻切變的過程。切變的過程。 a. 變形前 b. 滑移 c. 孿生晶體滑移和孿生變形后的結(jié)構(gòu)與外形變化示意圖596061 (a)孿晶面與孿生方向 (b)孿生變形時晶面移動情況面心立方晶體孿生變形示意圖n發(fā)

29、生切變的部分稱孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面發(fā)生切變的部分稱孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面。稱孿生面。n孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈鏡面對稱。孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈鏡面對稱。 62銅單晶在4.2K的拉伸曲線63：在形變過程中形成的孿晶組織，在金相形貌上一般呈：在形變過程中形成的孿晶組織，在金相形貌上一般呈現(xiàn)透鏡片狀，多數(shù)發(fā)源于晶界，終止于晶內(nèi)，又稱機械孿晶?，F(xiàn)透鏡片狀，多數(shù)發(fā)源于晶界，終止于晶內(nèi)，又稱機械孿晶。：變形金屬在退火過程中也可能產(chǎn)生孿晶組織，退火孿：變形金屬在退火過程中也可能產(chǎn)生孿晶組織，退火孿晶的形貌與形變孿晶有較大區(qū)別，一般孿晶界面平直，且孿晶片晶的形貌與形變孿晶有較大區(qū)別，一般孿晶界面平直，且孿晶片較厚。較厚。 鋅晶體中的形變孿晶 孿生形變總是萌發(fā)于局部應(yīng)力高度集中的地方（在多孿生形變總是萌發(fā)于局部應(yīng)力高度集中的地方（在多晶體中往往是晶界），其所需要的臨界分切應(yīng)力遠大于滑晶體中往往是晶界），其所需要的臨界分切應(yīng)力遠大于滑移