金屬的塑性變形課件

金屬的塑性變形課件目錄contents金屬塑性變形的基本概念金屬塑性變形的基本原理金屬塑性變形的力學(xué)性能金屬塑性變形的工藝性能金屬塑性變形的應(yīng)用金屬塑性變形的研究進(jìn)展金屬塑性變形的基本概念01塑性變形金屬在受到外力作用時(shí)，通過原子間相對位置的改變實(shí)現(xiàn)宏觀尺度上形狀和尺寸變化的不可逆過程。彈性變形金屬在受到外力作用時(shí)，原子間相互作用力發(fā)生變化，當(dāng)外力去除后，原子間相互作用力恢復(fù)到原始狀態(tài)，宏觀尺度上不發(fā)生形狀和尺寸變化的可逆過程。塑性變形的定義

塑性變形的特點(diǎn)不可逆性塑性變形是不可逆的過程，變形后無法通過簡單外力作用恢復(fù)原始狀態(tài)。加工硬化塑性變形過程中，金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，位錯(cuò)密度增加，導(dǎo)致金屬的強(qiáng)度和硬度提高，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。屈服現(xiàn)象在一定外力作用下，金屬開始發(fā)生屈服現(xiàn)象，即應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增加，而是保持在一個(gè)相對穩(wěn)定的值附近。可分為靜載荷塑性變形和動(dòng)載荷塑性變形。靜載荷塑性變形是指金屬在恒定外力作用下發(fā)生的塑性變形；動(dòng)載荷塑性變形是指金屬在交變外力作用下發(fā)生的塑性變形。按外力性質(zhì)分類可分為熱塑性變形和冷塑性變形。熱塑性變形是指金屬在高溫下發(fā)生的塑性變形；冷塑性變形是指金屬在室溫或低溫下發(fā)生的塑性變形。按溫度分類塑性變形的分類金屬塑性變形的基本原理02晶體結(jié)構(gòu)對金屬塑性變形的影響金屬的晶體結(jié)構(gòu)決定了其塑性變形的行為。面心立方、體心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的金屬具有較好的塑性變形能力。晶體取向與塑性變形金屬中不同晶粒的晶體取向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊?。在塑性變形過程中，特定晶體取向的晶粒容易發(fā)生滑移和孿生。晶體結(jié)構(gòu)與塑性變形滑移定義01滑移是金屬在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生相對移動(dòng)的現(xiàn)象。孿生定義02孿生是在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分發(fā)生有限度的、但不同于滑移的連續(xù)變形。滑移與孿生的比較03滑移是晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生相對移動(dòng)的現(xiàn)象，而孿生是晶體的一部分相對于另一部分發(fā)生有限度的、但不同于滑移的連續(xù)變形?；婆c孿生金屬在塑性變形過程中，晶體內(nèi)部的原子或分子的位置會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生宏觀尺度上的塑性變形。金屬塑性變形的微觀機(jī)制溫度對金屬的塑性變形行為有顯著影響。隨著溫度的升高，金屬的屈服極限和抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，塑性變形能力提高。溫度對塑性變形的影響塑性變形機(jī)制金屬塑性變形的力學(xué)性能03金屬在受到外力作用時(shí)，開始發(fā)生屈服，即應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)水平部分。屈服現(xiàn)象金屬屈服時(shí)必須滿足一定的條件，包括應(yīng)力狀態(tài)、溫度、金屬的晶體結(jié)構(gòu)等。屈服準(zhǔn)則屈服現(xiàn)象與屈服準(zhǔn)則0102應(yīng)力-應(yīng)變曲線曲線通常包括彈性變形階段和塑性變形階段，其中塑性變形階段是金屬發(fā)生屈服后，應(yīng)力隨應(yīng)變增加而增加的階段。應(yīng)力-應(yīng)變曲線是描述金屬在受力過程中應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的曲線。金屬在塑性變形過程中，隨著變形的增加，材料的強(qiáng)度和硬度逐漸提高，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。在塑性變形過程中，如果變形達(dá)到一定程度后，材料的強(qiáng)度和硬度開始下降，這種現(xiàn)象稱為軟化。加工硬化與軟化軟化加工硬化金屬塑性變形的工藝性能04軋制工藝可以生產(chǎn)各種規(guī)格的型材、板材、管材等，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、交通、航空航天等領(lǐng)域。軋制工藝具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但也存在設(shè)備投資大、工藝參數(shù)控制要求高等缺點(diǎn)。軋制工藝是金屬塑性加工的一種基本方法，通過軋制可以使金屬產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，從而改變其形狀、尺寸和性能。軋制工藝鍛造工藝是將金屬坯料加熱至高溫后，通過鍛錘、壓力機(jī)等設(shè)備施加外力，使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和性能的零件或毛坯。鍛造工藝可以生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的零件，如齒輪、軸、連桿等，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、船舶等領(lǐng)域。鍛造工藝具有產(chǎn)品強(qiáng)度高、耐磨性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但也存在材料利用率低、生產(chǎn)周期長等缺點(diǎn)。鍛造工藝

拉拔工藝?yán)喂に囀菍⒔饘倥髁贤ㄟ^模具進(jìn)行拉伸，使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需直徑和長度的線材或管材。拉拔工藝可以生產(chǎn)各種規(guī)格的線材和管材，如鋼筋、銅管、鋼管等，廣泛應(yīng)用于建筑、交通、石油化工等領(lǐng)域。拉拔工藝具有產(chǎn)品精度高、表面質(zhì)量好、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在生產(chǎn)效率低、模具費(fèi)用高等缺點(diǎn)。金屬塑性變形的應(yīng)用05金屬加工領(lǐng)域金屬切削金屬切削是利用刀具將金屬切削成所需形狀的過程，塑性變形在此過程中起到關(guān)鍵作用，使切屑與工件分離。研磨與拋光研磨和拋光是利用磨料對金屬表面進(jìn)行加工，使其變得平滑光亮，塑性變形有助于磨料在金屬表面形成平滑的切削痕跡。軋制通過軋機(jī)對金屬進(jìn)行塑性變形，將其軋制成各種形狀的板材、管材等，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、石油化工等行業(yè)。鍛造將金屬坯料放入模具中，通過鍛壓使金屬發(fā)生塑性變形，形成所需形狀和性能的零件，如齒輪、軸、連桿等。金屬成型領(lǐng)域金屬連接領(lǐng)域焊接是通過加熱或加壓使兩塊金屬連接在一起的過程，塑性變形在此過程中起到關(guān)鍵作用，使兩塊金屬融合在一起。焊接鉚接是將兩塊金屬通過敲擊或擠壓的方式連接在一起的過程，塑性變形有助于實(shí)現(xiàn)兩塊金屬的緊密連接。鉚接金屬塑性變形的研究進(jìn)展06如鈦合金、鋁合金等，通過改進(jìn)材料成分和制備工藝，提高材料的強(qiáng)度和塑性，使其在塑性變形過程中具有更好的加工性能。高強(qiáng)度輕質(zhì)材料將不同材料組合在一起，形成具有多種功能的復(fù)合材料，如金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等，以滿足更廣泛的應(yīng)用需求。多功能復(fù)合材料能夠感知外部刺激并作出響應(yīng)的材料，如形狀記憶合金、壓電陶瓷等，可用于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)結(jié)構(gòu)和智能系統(tǒng)。智能材料新材料的研究進(jìn)展塑性加工自動(dòng)化技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等應(yīng)用于塑性加工過程中，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。微塑性加工技術(shù)利用微細(xì)工具對金屬材料進(jìn)行微小尺寸的塑性加工，如微細(xì)鍛造、微細(xì)軋制等，適用于微型零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。精密塑性加工技術(shù)通過精確控制加工參數(shù)和加工條件，實(shí)現(xiàn)金屬零件的高精度、高效率加工，如精密鍛造、精密軋制等。新工藝的研究進(jìn)展研究金屬塑性變形的微觀過程和機(jī)制，包括晶界滑移、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)等，有助于深入理解塑性變形的本質(zhì)和規(guī)律。塑性變形的微觀機(jī)制建立描述金屬塑性變形