多晶體的塑性變形

1、第三節(jié)多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形也是以滑移和孿生為其塑性變形的基本方式多晶體塑性變形區(qū)別于單晶體塑性變形的原因：許多形狀大小取向各不相同的單晶體晶粒組成多晶體塑性變形區(qū)別于單晶體塑性變形的特點：1. 多晶體的塑性變形受到晶界的阻礙和不同位向晶粒的影響2. 任何一個晶粒的塑性變形都不是處于獨立的自由變形狀態(tài)，需要周圍晶粒配合，才能保證a) 晶粒之間的結(jié)合b) 整個物體的連續(xù)性多晶體的塑性變形要比單晶體的塑性變形復(fù)雜的多多晶體的塑性變形過程多晶體各晶粒變形的不同時性1. 原因：晶粒位向不同滑移系取向不同滑移系的分切應(yīng)力值不同2. 具體：位向最有利的晶粒，取向因子最大的滑移系最先發(fā)生塑性變形，

2、此時位向不利的晶粒仍然處于彈性變形狀態(tài)此時雖然金屬的塑性變形已經(jīng)開始但并沒有造成明顯的宏觀塑性變形效果晶界處形成位錯平面塞積群：1. 位向有利的晶粒發(fā)生塑性變形，滑移面上的位錯源開動，位錯環(huán)沿滑移面運動2. 位錯環(huán)不能越過晶界發(fā)展到相鄰晶粒中去：因為晶粒位向不同滑移系不同3. 因此位錯在晶界處受阻形成位錯平面塞積群相鄰晶粒開始塑性變形1. 位錯塞積群在附近區(qū)域造成很大的應(yīng)力集中2. 外加載荷增加應(yīng)力集中增加3. 兩者相互疊加后在相鄰晶粒某些滑移面上的分切應(yīng)力達到臨界分切應(yīng)力，于是位錯源開動開始塑性變形相鄰晶粒塑性變形特點：1. 相鄰晶粒的變形a) 不能是孤立的和任意的b) 必須與周圍晶粒協(xié)調(diào)配

3、合c) 否則難以變形d) 否則不能保持晶粒之間的連續(xù)性造成孔隙而使材料破裂2. 相鄰晶粒不只是在位向最有利的滑移系中進行滑移，在取向并非有利的滑移系中也要進行滑移3. 也就是說為了協(xié)調(diào)已塑性變形晶粒的形狀，相鄰晶粒必須進行多滑移4. 根據(jù)理論計算，每個晶粒至少需要5個獨立的滑移系開動在外加應(yīng)力和應(yīng)力集中的作用下越來越多的晶粒參與塑性變形：宏觀塑性變形效果：1. 少數(shù)晶粒塑性變形宏觀塑性變形效果不明顯：2. 多數(shù)晶粒塑性變形宏觀塑性變形效果明顯：塑性變形晶粒位錯平面塞積群應(yīng)力集中晶粒發(fā)生塑性變形多晶體塑性變形的特點：1. 各晶粒變形的不同時性：2. 各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性：a) 面心立方金屬塑性

4、好b) 密排六方金屬塑性差冷加工困難3. 各晶粒塑性變形量不均勻：a) 由于晶界的影響和晶粒位向不同的影響，各個晶粒變形不均勻，有的變形量大有的變形量?。患词故峭粋€晶粒變形也不均勻，晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量小b) 雙晶粒試樣拉伸變形后的形狀如圖6.21，晶界處呈竹節(jié)狀，說明晶界處滑移受阻變形量小，而晶粒內(nèi)部變形量較大晶粒大小對塑性變形的影響多晶體塑性變形提高金屬材料強度的位錯角度原因：1. 晶界存在，變形晶粒中位錯的運動受到晶界的阻礙，每一晶粒的滑移帶也終止在晶界附近提高材料強度2. 晶粒間存在位向差，為了協(xié)調(diào)變形每個晶粒必須進行多滑移，勢必發(fā)生位錯交割提高材料強度圖6

5、.22銅的多晶體的強度顯著高于單晶體的強度圖6.23低碳鋼的屈服強度與晶粒直徑和亞晶粒尺寸的關(guān)系曲線：1. 屈服強度與晶粒直徑平方根的倒數(shù)呈線性關(guān)系2. 其他材料的試驗結(jié)果也證實了這種關(guān)系3. 根據(jù)試驗結(jié)果和理論分析可得到常溫下材料屈服強度和晶粒直徑的關(guān)系式4. 材料的屈服強度與亞晶粒尺寸的關(guān)系也滿足如圖6.24所示1. 為常數(shù)，反映晶內(nèi)對變形的阻力，大體相當(dāng)于單晶體材料的屈服強度2. 為常數(shù)，表征晶界對強度影響的程度，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)3. 為多晶體平均直徑晶粒大小對強化效果的影響：晶粒越細小晶界越多，強化效果越顯著晶粒越細屈服強度越高的原因：1. 多晶體的屈服強度和滑移的轉(zhuǎn)移有關(guān)2. 滑移能否轉(zhuǎn)移取決于位錯塞積群所產(chǎn)生的應(yīng)力集中3. 應(yīng)力集中取決于塞積的位錯數(shù)目：數(shù)目越大，應(yīng)力集中越大4. 當(dāng)外加應(yīng)力和其他條件一定時，晶界到位錯源的距離越大，位錯塞積群的數(shù)目越大，也就是a) 晶粒越大距離越大，位錯塞積群的數(shù)目越大，應(yīng)力集中越大，滑移的轉(zhuǎn)移機會越大，屈服強度越小b) 晶粒越小，應(yīng)力集中越小，需要較大的外力才能使相鄰晶粒發(fā)生塑性變形細化晶粒不但提高材料強度同時改善材料塑性和韌性，這是其他強化方法不能比的細化晶粒改善塑性和韌性的機理：1. 晶粒越小，晶粒內(nèi)部的應(yīng)變與晶界附近的應(yīng)變相差越小，變形越均勻，因應(yīng)力集