材料科學(xué)基礎(chǔ) 西交版第八章-2

材料科學(xué)基礎(chǔ)第八章材料的變形與斷裂材料與化工學(xué)院一、施密特定律二、單滑移、多滑移和交滑移§8.4單晶體的塑性變形一、施密特定律F在那個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力存在一臨界值.一旦達(dá)到臨界值(最大)，那個(gè)滑移系一般首先開始動(dòng)作。一、施密特定律滑移面的面積S'=A/cosφ外力在滑移方向S上的分力為F'=F·cosλ

滑移方向上的分切應(yīng)力：τ=F'/S'=F·cosλ/(A/cosφ)=F/A·(cosφcosλ)=σ·cosφ·cosλ當(dāng)σ=σs時(shí)，晶體產(chǎn)生屈服，塑性變形開始。τc=σs·cosφ·cosλ此式即為滑移的臨界分切應(yīng)力定律。cosφcosλ為取向(施密特)因子(Ω)FF'

(τ)一、施密特定律τc=σs·cosφ·cosλ對(duì)一定的材料來(lái)說(shuō),τc只與晶體結(jié)構(gòu)、滑移系類型、形變溫度等有關(guān)，而與取向因子無(wú)關(guān)。施密特(Schmid，E．)實(shí)驗(yàn):右圖為σs=τc/(cosφ·cosλ)圖中實(shí)線為計(jì)算值，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值由“?！北硎?。σs與Ω二者乘積為常數(shù)，表明在一定條件下，臨界分切應(yīng)力確為常數(shù)。一、施密特定律τc=σs·cosφ·cosλΩ值越大，σs越小，越有利于滑移。當(dāng)滑移面法線方向、滑移方向與外力軸三者共處一個(gè)平面，則φ=45o時(shí)，cosφcosλ=1/2，此取向最有利于滑移，即以最小的拉應(yīng)力就能達(dá)到滑移所需的分切應(yīng)力，稱此取向?yàn)檐浫∠?。?dāng)外力與滑移面平行或垂直時(shí)（φ=90o或φ=0o），則σs→∞，晶體無(wú)法滑移，稱此取向?yàn)橛踩∠颉＆笇?duì)σs的影響在密排六方結(jié)構(gòu)中最為明顯。也適用于面心立方金屬.二、單滑移、多滑移和交滑移1.單滑移只有一個(gè)滑移系統(tǒng)上的分切應(yīng)力最大并達(dá)到了臨界分切應(yīng)力,這時(shí)發(fā)生了單滑移。一組平行的滑移線2．多系滑移(1)當(dāng)兩個(gè)以上的滑移系，其上的分切應(yīng)力同時(shí)滿足τ＞τc的條件，而使各自滑移面上的位錯(cuò)同時(shí)啟動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為多系滑移。(2)分析：多滑移易形成割階或扭折，使滑移困難。二、單滑移、多滑移和交滑移3．交滑移(1)螺位錯(cuò)的滑移面有無(wú)限多個(gè)，在某一滑移面上的運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，可以離開這個(gè)面，沿另一個(gè)晶面繼續(xù)滑移，且滑移方向不變。(3)其滑移線的特點(diǎn)是折線。二、單滑移、多滑移和交滑移一、晶界和晶體位向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊懚⒕Я４笮?duì)材料強(qiáng)度與塑性的影響§8.5多晶體的塑性變形晶界對(duì)晶粒變形具有阻礙作用。晶體位向在各晶粒變形過(guò)程中具有相互制約和協(xié)調(diào)性。一、晶界和晶體位向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊慔all-Petch公式:二、晶粒大小對(duì)材料強(qiáng)度與塑性的影響晶粒越細(xì)，材料的強(qiáng)度越高?！?.6純金屬的變形強(qiáng)化(自學(xué))位錯(cuò)的交割、反應(yīng)、增殖§8.7合金的變形與強(qiáng)化—補(bǔ)充合金分類：?jiǎn)蜗喙倘荏w合金多相合金合金的塑性變形：?jiǎn)蜗喙倘荏w合金塑性變形多相合金塑性變形§8.7合金的變形與強(qiáng)化一、單相合金的變形與強(qiáng)化二、低碳鋼的屈服和應(yīng)變時(shí)效（了解）三、第二相對(duì)合金變形的影響一、單相合金的變形與強(qiáng)化合金在形成單相固溶體后．變形時(shí)的臨界切應(yīng)力都高于純金屬，這叫做固溶強(qiáng)化。單相固溶體分類：置換式固溶體

間隙式固溶體一、單相合金的變形與強(qiáng)化置換式固溶體1、原子尺寸差別(或稱錯(cuò)配)；相差大時(shí)強(qiáng)化作用大。原子尺寸差別→引起的晶格畸變

→產(chǎn)生一內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)

→位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻。2、存在彈性模量不同。彈性模量使位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)要額外作功。一、單相合金的變形與強(qiáng)化間隙式固溶體（以α-Fe為例）造成不對(duì)稱畸變碳原子不僅和刃型位錯(cuò)，也和螺型位錯(cuò)有強(qiáng)烈的交互作用，因而產(chǎn)生了很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果。三、第二相對(duì)合金變形的影響對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，第二相有兩種情況：（1）可變形，位錯(cuò)切過(guò)第二相；尺寸較小并與基體保持共格的粒子（2）不可變形，位錯(cuò)繞過(guò)第二相；尺寸較大并與基體保持非共格的粒子

τ=Gb/L§8.8冷變形金屬的組織與性能塑性變形對(duì)材料