金屬塑性變形物理基礎(chǔ)位錯(cuò)理論

金屬塑性變形物理基礎(chǔ)位錯(cuò)理論第1頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1位錯(cuò)概念的引人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，晶體塑性變形后表面上出現(xiàn)明顯的滑移臺(tái)階。解釋塑性變形1.1.1經(jīng)典塑性變形理論認(rèn)為滑移臺(tái)階是理想的完整晶體在切應(yīng)力作用下，上、下兩半晶體作剛性整體移動(dòng)而造成的，圖1-1所示。原子從一個(gè)平衡位置移到下一個(gè)平衡位置時(shí)，切應(yīng)力的變化為：

第2頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-1第3頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月=設(shè)m=化簡得m=——理想晶體的臨界切應(yīng)力。第4頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

一般工程用金屬的切變模量G為104105Nmm2,m應(yīng)該為103104Nmm2,數(shù)量級(jí)。而一般純金屬單晶體的臨界切應(yīng)力只有（100.1）Nmm2,，由此可見，理論計(jì)算值與實(shí)測值相差很大。如Al計(jì)算值為4.3103Nmm2,實(shí)測值為0.8Nmm2,理論值為實(shí)測值的5400倍；Zn計(jì)算值為6.0103Nmm2,而實(shí)測值為0.18Nmm2,，理論值約為實(shí)測值的34000倍；Fe理論計(jì)算為13.5103Nmm2,實(shí)測值為17Nmm2,理論值約為實(shí)測值的800倍。人們放棄了經(jīng)典理論，設(shè)想滑移是一個(gè)逐步進(jìn)行的過程。第5頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.2位錯(cuò)理論

1925年，R.Becker提出了一個(gè)假設(shè)，認(rèn)為由于真實(shí)晶體中有熱應(yīng)力的存在。熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了各種頻率的彈性波向各個(gè)方向傳播，可能在晶體中造成局部的應(yīng)力峰，外加應(yīng)力+應(yīng)力峰=理論強(qiáng)度，得到=m-aT

此式只說明晶體的強(qiáng)度隨溫度的升高而減弱，而未說明晶體強(qiáng)度的差異。第6頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

后來，E.Orowan對(duì)此理論進(jìn)行了修正：（1）晶體中存在結(jié)構(gòu)上的缺陷；（2）由熱運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生應(yīng)力的反向運(yùn)動(dòng)；（3）考慮到硬化因素，提高強(qiáng)度。二十年代初到三十年代中說明以下幾點(diǎn)（1）晶體易產(chǎn)生滑移；（2）使晶體產(chǎn)生滑移應(yīng)力與溫度關(guān)系不大；（3）晶體表面上的滑移痕跡并不都是從晶體的一邊貫通到另一邊，而是有時(shí)終止在晶體的中部。第7頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1934年，提出了位錯(cuò)的概念，1947年低碳鋼的屈服效應(yīng)，位錯(cuò)理論得到了很大發(fā)展，1950年以后，用電鏡直接觀察到位錯(cuò)。至此，位錯(cuò)的存在才最終得到間接證明。從此以后，位錯(cuò)理論得以迅速發(fā)展。它是一門很重要的基本理論。第8頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2位錯(cuò)模型和柏氏矢量1.2.1位錯(cuò)的分類：刃型位錯(cuò)其特征刃型位錯(cuò)不一定是直線，也可以是折線。刃型位錯(cuò)有一多余的半原子面。滑移面只有一個(gè)。位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變，既有切應(yīng)變，也有正應(yīng)變。滑移線的移動(dòng)方向與滑移方向平行。第9頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月螺型位錯(cuò)特征螺型位錯(cuò)一定是一條直線。螺型位錯(cuò)原子呈軸對(duì)稱。其滑移面是不定的。螺型位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變，只有平行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無正應(yīng)變。滑移線的移動(dòng)方向與滑移方向垂直?；旌衔诲e(cuò)不論那種位錯(cuò)，當(dāng)它們掃過滑移面到達(dá)表面時(shí)，晶體產(chǎn)生滑移。第10頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2柏氏矢量準(zhǔn)確簡便描述位錯(cuò)的性質(zhì)其作用：判斷位錯(cuò)類型；估算位錯(cuò)應(yīng)變能；分析位錯(cuò)反應(yīng)等。（1）柏氏矢量的確定——柏氏回路（2）柏氏矢量的性質(zhì)一條位錯(cuò)線，只有一個(gè)柏氏矢量；匯集一點(diǎn)的位錯(cuò)線，它們的柏氏矢量和為零；一根位錯(cuò)線不能終止在晶體內(nèi)部，只能終止在晶體表面。第11頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月位錯(cuò)環(huán)

b第12頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3位錯(cuò)密度——描述位錯(cuò)多少的參數(shù)(1)定義：單位體積中位錯(cuò)的總長度。=cm/cm3

(2)位錯(cuò)的形成——液態(tài)結(jié)晶時(shí)形成。晶體經(jīng)過塑性變形回復(fù)和再結(jié)晶及其它熱處理，位錯(cuò)的密度變化。(3)位錯(cuò)的觀察和測量薄膜透射技術(shù)和觀察試樣表面的位錯(cuò)露頭。第13頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3位錯(cuò)的應(yīng)力場和應(yīng)變場1.3.1位錯(cuò)的應(yīng)力場其作用：位錯(cuò)的應(yīng)變能、線張力、相互作用。假設(shè)：各向異性、不連續(xù)并具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的晶體均勻連續(xù)的彈性介質(zhì)。適用范圍：位錯(cuò)中心區(qū)域以外的區(qū)域，不適用于錯(cuò)排嚴(yán)重的位錯(cuò)中心區(qū)域。第14頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）螺型位錯(cuò)應(yīng)力場第15頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月是一個(gè)純切應(yīng)力場第16頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）刃型位錯(cuò)應(yīng)力場有正應(yīng)力也有切應(yīng)力；在滑移面上，正應(yīng)力為零，切應(yīng)力為最大；滑移面上方，x軸向上的正應(yīng)力為壓應(yīng)力。第17頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2位錯(cuò)應(yīng)變能——因位錯(cuò)使晶體增加的內(nèi)能。位錯(cuò)的應(yīng)變能可分為兩部分：一部分E′：位錯(cuò)中心的應(yīng)變能；另一部分E0：位錯(cuò)中心以外彈性應(yīng)變能。即E總=E`+E0，一般E′為E總的10%15%，可忽略。此時(shí)，位錯(cuò)應(yīng)變能一般指E0。它可通過在晶體內(nèi)“制得”一個(gè)位錯(cuò)所作的功求得。第18頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月E螺=E刃=則E刃=E螺，一般取0.3，

所以E螺=E刃混合位錯(cuò)E混=（1-cos2)ln

第19頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月式中：：混合位錯(cuò)柏氏矢量與位錯(cuò)線之間的夾角R0：位錯(cuò)中心區(qū)域的半徑R：位錯(cuò)應(yīng)力場遍及范圍的半徑，一般為10-4cmb:為點(diǎn)陣常數(shù),這時(shí)單位長度的位錯(cuò)線應(yīng)變能為：EK·Gb2式中K為比例常數(shù)，一般為0.51。可知：E與b的平方成正比，bE，位錯(cuò)越穩(wěn)定。第20頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.3位錯(cuò)的線張力定義：每增加單位長度的位錯(cuò)線所作的功或增加的位錯(cuò)能。，因此位錯(cuò)線張力T與位錯(cuò)能在數(shù)值上相等，即有

T=KGb2當(dāng)位錯(cuò)線為直線時(shí)K=1，當(dāng)位錯(cuò)線彎曲時(shí)，K=0.5。第21頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及晶體的塑性變形晶體在宏觀上的塑性變形是它在微觀上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式有兩種：滑移運(yùn)動(dòng)----保守運(yùn)動(dòng)，晶體體積不變；攀移運(yùn)動(dòng)----非保守運(yùn)動(dòng)，晶體體積變化。第22頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.1位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)（1）刃位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)如1-2圖所示,若位錯(cuò)線上的原子沿切應(yīng)力方向移動(dòng)不到一個(gè)原子間距,周圍其它原子稍作調(diào)整,多余半原子面和位錯(cuò)線就可以向前移動(dòng)一個(gè)原子間距?？梢娢诲e(cuò)移動(dòng)具有易動(dòng)性。第23頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2示出了位錯(cuò)由晶體的一端掃到另一端第24頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）螺位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)如圖所示位錯(cuò)線上的原子只需在切應(yīng)力作用下向前移動(dòng)一個(gè)原子間距的分?jǐn)?shù)倍的距離，位錯(cuò)線可以向左移動(dòng)一個(gè)原子間距。第25頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月由上述位錯(cuò)的滑移過程可知：1）位錯(cuò)滑移具有移動(dòng)性----相同之處。2）刃位錯(cuò)：位錯(cuò)線的滑移方向與柏氏矢量平行；螺位錯(cuò)：位錯(cuò)線的滑移方向與柏氏矢量垂直；3）螺位錯(cuò)可以進(jìn)行交滑移-----不同之處。交滑移：螺位錯(cuò)在幾個(gè)滑移面上沿一個(gè)滑移方向進(jìn)行的滑移。第26頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）點(diǎn)陣阻力位錯(cuò)滑移受到的阻力：應(yīng)力場------晶體內(nèi)其它缺陷；點(diǎn)陣阻力----克服晶格點(diǎn)陣的位壘.第27頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月由此式可知：1）晶體滑移時(shí)所需的切應(yīng)力是低的，與實(shí)測值的臨界切應(yīng)力值近似；2）滑移面間距a越大，柏氏矢量b越小，阻力越?。?）位錯(cuò)寬度越小，阻力越大.第28頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2刃位錯(cuò)的攀移運(yùn)動(dòng)其攀移運(yùn)動(dòng)是通過多余半原子的擴(kuò)展或收縮來實(shí)現(xiàn)的。正攀移：位錯(cuò)線上的原子或（空位）離開或（進(jìn)入）位錯(cuò)線的結(jié)果；負(fù)攀移：位錯(cuò)線上的間隙原子（或空位）進(jìn)入（或離開）位錯(cuò)線的結(jié)果。位錯(cuò)線成為空位的發(fā)源地或陷井。第29頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1）位錯(cuò)攀移運(yùn)動(dòng)的條件：溫度：位錯(cuò)的攀移要靠晶體中空位或間隙原子的擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)。因此應(yīng)在較高溫度下，空位或間隙原子具有足夠擴(kuò)散激活能才能進(jìn)行。第30頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2）攀移的驅(qū)動(dòng)力滲透力：晶體中不平衡空位濃度會(huì)促進(jìn)位錯(cuò)的攀移；正應(yīng)力：垂直于多余半原子面的正應(yīng)力使晶體的體積變化，促進(jìn)位錯(cuò)作攀移運(yùn)動(dòng)。第31頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.3位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)和晶體的塑性變形設(shè)一晶體的滑移面積為A，高為H，如位錯(cuò)從一端掃到另一端，產(chǎn)生一個(gè)柏氏矢量b的切位移,則有切應(yīng)變=b\H如果位錯(cuò)掃過的面積為A，沒有掃過晶體的整個(gè)滑移面，這時(shí)的位移量為AbA,所以這時(shí)的切應(yīng)變=第32頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5位錯(cuò)在應(yīng)力場中的受力晶體塑變是其內(nèi)部位錯(cuò)滑移的結(jié)果。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)：一是受外加應(yīng)力場驅(qū)使；二是晶體內(nèi)其它位錯(cuò)的應(yīng)力場的驅(qū)使。將“作用于位錯(cuò)線上驅(qū)使它運(yùn)動(dòng)的力”定義為位錯(cuò)受力。目的：可以判斷位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向；討論位錯(cuò)間相互作用的基礎(chǔ)。第35頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)力場對(duì)位錯(cuò)的作用力外力使晶體變形所作的功與位錯(cuò)受力運(yùn)動(dòng)所作的功相等。W1=Lds(A)/AW2=FLdsW1=W2所以F=bF表示單位長度位錯(cuò)線上的受力，它的大小為b，方向垂直于位錯(cuò)線，與位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)方向一致。第36頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.6位錯(cuò)間的交互作用1.6.1平行螺位錯(cuò)間的交互作用若兩平行位錯(cuò)的柏氏矢量方向相同，位錯(cuò)相斥；方向相反，位錯(cuò)相吸。力的大小與距離成反比，與兩者柏氏矢量大小之積成正比.與位置無關(guān)1.6.2平行刃位錯(cuò)間交互作用受力大小與位錯(cuò)在應(yīng)力場中的位置有關(guān)；受力方向與兩條位錯(cuò)線的柏氏矢量方向有關(guān)；第37頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)在同一個(gè)滑移面上時(shí)，同號(hào)位錯(cuò)相互排斥而遠(yuǎn)離；異號(hào)位錯(cuò)互相吸引而靠近，當(dāng)相遇時(shí)，合并而消失.1.6.3垂直位錯(cuò)間的交互作用螺位錯(cuò)與刃位錯(cuò)垂直時(shí)：螺位錯(cuò)對(duì)刃位錯(cuò)的作用力是沿著x軸變化的；當(dāng)x0時(shí)，受力最大，逐漸遠(yuǎn)離的點(diǎn)其受力逐漸減??；在x0的刃位錯(cuò)線上受力方向與z軸方向相反，在x0上，受力方向?yàn)閦軸方向.第38頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月兩螺位錯(cuò)垂直時(shí)：在x=0時(shí)，受力最大；在逐漸遠(yuǎn)離處，受力逐漸減小，最后趨于0第39頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1第40頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7位錯(cuò)與溶質(zhì)間的交互作用位錯(cuò)與溶質(zhì)間的交互作用有：彈性作用-----通過應(yīng)力場----最重要；化學(xué)作用-----電學(xué)作用-----幾何作用-----第41頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7.1彈性交互作用其作用的結(jié)果使應(yīng)變能降低，使位錯(cuò)更穩(wěn)定。位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用能u等于溶質(zhì)原子進(jìn)入晶體時(shí)，克服位錯(cuò)應(yīng)力場作的功。若：溶質(zhì)原子產(chǎn)生對(duì)稱畸變，其應(yīng)力場只有正應(yīng)力----只能和刃位錯(cuò)發(fā)生相互作用溶質(zhì)原子產(chǎn)生非對(duì)稱畸變，其應(yīng)力場有切應(yīng)力----可能和螺位錯(cuò)發(fā)生相互作用。第42頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）溶質(zhì)原子與刃位錯(cuò)的交互作用設(shè)R0、R分別為溶劑原子和溶質(zhì)原子半徑。則溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑后，引起體積的變化為：V=4/3R3-4/3R03=當(dāng)很小時(shí)，則V為V=4R03位錯(cuò)應(yīng)力場中只有靜水壓力可使晶體體積變化而作功，靜水壓力為：m=1/3（x+y+z）引起畸變所作的功為：第43頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月u=-u=V/3（x+y+z）u=Asin/r可知，u與溶質(zhì)原子在刃位錯(cuò)應(yīng)力場中的位置有關(guān)：u0表示位錯(cuò)吸引溶質(zhì)原子；u0表示位錯(cuò)排斥溶質(zhì)原子.當(dāng)0并且溶質(zhì)原子在刃位錯(cuò)的壓應(yīng)力區(qū)域，則u0，（排斥），溶質(zhì)原子在刃位錯(cuò)拉應(yīng)力區(qū)域（吸引）---聚集在位錯(cuò)線下方。第44頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月由上式可知：當(dāng)>0時(shí)，即溶質(zhì)半徑大于溶劑半徑，溶質(zhì)原子聚集于刃位錯(cuò)的拉伸應(yīng)力區(qū)域當(dāng)<0時(shí)，即溶質(zhì)半徑小于溶劑半徑，溶質(zhì)原子集聚于刃位錯(cuò)的壓應(yīng)力區(qū)域。由上述分析知：大于溶劑原子的溶質(zhì)原子傾向于聚集在刃位錯(cuò)的下部；小于溶劑原子的溶質(zhì)原子傾向于聚集在刃位錯(cuò)的上部。溶質(zhì)原子在刃位錯(cuò)附近的這種偏聚分布就稱為柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)。它對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用。

第45頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

柯氏氣團(tuán)的結(jié)構(gòu)是和溫度、溶質(zhì)原子濃度有關(guān)。一般溶質(zhì)原子濃度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過需要。當(dāng)溫度足夠低時(shí)，位錯(cuò)中心處都被溶質(zhì)原子占滿，形成的氣團(tuán)稱為凝聚氣團(tuán)或飽和氣團(tuán)，對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用大。隨著溫度的升高，溶質(zhì)原子的活動(dòng)能力加強(qiáng)，它們可能離開位錯(cuò)，不能飽和，在位錯(cuò)周圍形成的氣團(tuán)稱為稀釋氣團(tuán)，對(duì)位錯(cuò)的釘扎能力減小。第46頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）間隙原子與螺位錯(cuò)的交互作用在體心立方金屬中，通常情況下，間隙原子統(tǒng)計(jì)平均地分布在三個(gè)晶軸方向上的八面體間隙中。若晶體某處存在螺位錯(cuò)，由于螺位錯(cuò)的應(yīng)力場是純切應(yīng)力場，則與螺位錯(cuò)成45°的圓錐面上存在著拉應(yīng)力，而間隙原子進(jìn)入這種八面體間隙的傾向性較大，這種情況使得原來平均分布在三個(gè)軸向上的間隙原子擇優(yōu)地分布到受拉伸應(yīng)力的晶胞軸方向上，以降低晶體的能量。間隙原子這種擇優(yōu)分布叫史諾克氣團(tuán)。第47頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

研究表明，史諾克氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用近似地與溫度無關(guān)。通常，在室溫以下時(shí)，柯垂?fàn)枌?duì)位錯(cuò)的釘扎作用強(qiáng)烈，而在室溫以上，史諾克氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)的釘扎將起著較大的作用。1.7.2化學(xué)交互作用面心立方金屬滑移面上的完全位錯(cuò)要分解為一對(duì)半位錯(cuò)，兩者之間隔著一層密排六方結(jié)構(gòu)的堆垛層錯(cuò)。為保持熱力學(xué)平衡，溶質(zhì)原子在密排六方的堆垛層錯(cuò)和在面心立方基體中的分布不同。第48頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

通常溶質(zhì)原子在層錯(cuò)上濃度高于周圍六方基體中的濃度，以保持低能狀態(tài)。這種出于合金化學(xué)與熱力學(xué)的原因而產(chǎn)生的溶質(zhì)原子的不均勻分布，鈴木稱之為溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的化學(xué)交互作用，或稱之為鈴木氣團(tuán)。鈴木氣團(tuán)堆位錯(cuò)的釘扎作用僅為柯氏氣團(tuán)的十分之一。但鈴木氣團(tuán)與溫度無關(guān)，所以在柯氏氣團(tuán)釘扎作用消失的高溫下，鈴木氣團(tuán)釘扎作用就顯得重要。第49頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7.3電化學(xué)交互作用溶質(zhì)原子如果它們的原子價(jià)不同，可以使固溶體產(chǎn)生不同的強(qiáng)化程度。這種因原子價(jià)不同而產(chǎn)生不同的強(qiáng)化效果，顯然是和圍繞溶質(zhì)原子的電荷與圍繞溶劑原子的電荷不同有關(guān)。如果，圍繞溶質(zhì)檐子的電荷多，溶質(zhì)原子就和刃位錯(cuò)發(fā)生相互作用，這種靜電相互作用把溶質(zhì)原子吸引到位錯(cuò)周圍把位錯(cuò)釘扎。其作用比彈性作用小幾倍。第50頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7.4幾何交互作用（結(jié)構(gòu)交互作用）任何原子均優(yōu)先選擇異類原子作為它的近鄰。如果合金中滑移面上有一位錯(cuò)通過，將改變?cè)械挠行蚺帕幸?guī)律，能量升高，其滑移過程需要極高的應(yīng)力。第51頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7.5屈服效應(yīng)和呂德斯帶在拉伸試驗(yàn)中，試樣開始屈服時(shí)的應(yīng)力叫上屈服點(diǎn)。繼續(xù)變形時(shí)，應(yīng)力可能會(huì)突然下降到一個(gè)較低的值，稱為下屈服點(diǎn)。此時(shí)試樣繼續(xù)延伸而應(yīng)力保持不變或作微小波動(dòng)，即拉伸曲線上出現(xiàn)了應(yīng)力平臺(tái)區(qū)，稱屈服延伸區(qū)。待產(chǎn)生一定程度的延伸后，應(yīng)力又繼續(xù)隨應(yīng)變而連續(xù)上升.這種在拉伸曲線上出現(xiàn)上屈服點(diǎn)、下屈服點(diǎn)和屈服延伸區(qū)的現(xiàn)象稱為屈服效應(yīng)。第52頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月Tu第53頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

屈服效應(yīng)是一種比較普遍的現(xiàn)象，而一般在體心立方晶體中尤為明顯.體心立方晶體：間隙原子在此晶體中引起的體積變化大，溶子原子與位錯(cuò)的交互作用通過彈性作用來實(shí)現(xiàn)的；面心立方晶體：溶子原子與位錯(cuò)的交互作用通過化學(xué)作用來實(shí)現(xiàn)的.呂德斯帶----屈服效應(yīng)在金屬外觀上的反映。即當(dāng)金屬的變形量恰好在屈服延伸區(qū)內(nèi)時(shí)，金屬表面產(chǎn)生粗糙不平的表面缺陷，常呈帶狀.第54頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月其形成過程為：在外力作用下，某些地方位錯(cuò)盯扎不牢，它們首先擺脫溶子原子的氣團(tuán)，開始運(yùn)動(dòng)、位錯(cuò)源開動(dòng)。位錯(cuò)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，在晶界前受阻堆積，產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，再疊加上外應(yīng)力會(huì)使相鄰的晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源開動(dòng)，位錯(cuò)得以繼續(xù)傳播下去。-------局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。這一過程進(jìn)行得很快------不均勻的變形區(qū)，在外觀上反映就是帶狀的表面缺陷。直到整個(gè)試樣都被呂得斯帶充滿，屈服延伸區(qū)結(jié)束.第55頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月防止呂得斯帶產(chǎn)生的措施1）在鋼中加入少量的Al、Ti等強(qiáng)碳、氮化物形成元素，把C、N固定住，不能盯扎住位錯(cuò)，可消除屈服效應(yīng)；2）在鋼板沖壓前進(jìn)行小量的預(yù)變形，使位錯(cuò)擺脫氣團(tuán)的包圍，然后在沖壓加工.但預(yù)變形的鋼板，如果長期放置，沖壓時(shí)又會(huì)出現(xiàn)屈服效應(yīng).第56頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.7.6形變時(shí)效形變時(shí)效現(xiàn)象：把屈服效應(yīng)顯著的金屬材料拉伸到超過屈服延伸區(qū)的變形程度以后，去掉載荷，又立即重新加載時(shí)，則開始塑性變形的應(yīng)力仍等于卸載前的應(yīng)力。若卸載后經(jīng)過長時(shí)間的停留，再重新加載時(shí)，則開始塑性變形的應(yīng)力高于卸載時(shí)的應(yīng)力，重新出現(xiàn)了屈服效應(yīng)。其結(jié)果屈服極限、強(qiáng)度極限和硬度均有所提高，而塑性與疲勞極限下降，易發(fā)生脆斷.第57頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1第58頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.8位錯(cuò)的交割1.8.1刃位錯(cuò)與刃位錯(cuò)的交割當(dāng)b1b2時(shí)，兩位錯(cuò)交割后得到折線pp。第59頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月pp：柏氏矢量仍為b2，且垂直于b2，因而為刃位錯(cuò)，不在原來的滑移面上它可以隨CD位錯(cuò)線一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)b1b2時(shí)，交割后得到折線pp、oo。第60頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月pp、oo為螺位錯(cuò)，它們的滑移面為原來位錯(cuò)的滑移面。故位錯(cuò)線CPPD、AOOB在位錯(cuò)線張力的作用下會(huì)自動(dòng)伸直，使折線消失。，使位錯(cuò)恢復(fù)到交割前的狀態(tài)。1.8.2刃位錯(cuò)與螺位錯(cuò)的交割A(yù)B為刃位錯(cuò)在平面上，柏氏矢量為b1，CD為螺位錯(cuò)，柏氏矢量為b2，交割后形成折線OO第61頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月OO長為b2，柏氏矢量為b1，且OOb1,為刃位錯(cuò)，它的滑移面垂直于平面。第62頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.8.3螺位錯(cuò)與螺位錯(cuò)的交割b1b2,交割后形成折線OO,OOb1,是刃位錯(cuò)，不在原來滑移面上。第63頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.8.4位錯(cuò)的割階割階：也