(金屬塑性成形原理課件)第2講塑性變形物理本質(zhì)

1、金屬塑性變形理論Theory of metal plastic deformation 第二講Lesson Two塑性變形物理本質(zhì)金屬塑性變形理論Theory of metal plast2022/10/12第二章 金屬塑性變形的物理本質(zhì) Chapter 2 Physical inbeing of metal plastic deformation主要內(nèi)容Main Content金屬的晶體結(jié)構(gòu)(Crystal structure)位錯(cuò)理論基礎(chǔ)(Dislocation theory)單晶體塑性變形(Monocrystal plastic deformation)多晶體塑性變形(Multi-cry

2、stal plastic deformation)2022/10/12第二章 金屬塑性變形的物理本質(zhì) Ch2022/10/132.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) Crystal structure基本概念 晶胞結(jié)構(gòu) 實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2022/10/132.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) Crys(金屬塑性成形原理課件)第2講塑性變形物理本質(zhì)(金屬塑性成形原理課件)第2講塑性變形物理本質(zhì)2022/10/16晶胞結(jié)構(gòu) 面心立方：Al、Ni、Cu、-Fe 2022/10/16晶胞結(jié)構(gòu) 面心立方：Al、Ni、Cu、2022/10/17 體心立方：Cr、V、Mo、W、-Fe、-Ti 2022/10/17 體心立方：Cr、V

3、、Mo、W、-Fe2022/10/18密排六方：Zn、Mg、Be、-Ti、-Coc/a=1.57-1.64 2022/10/18密排六方：Zn、Mg、Be、-Ti、2022/10/19立方系的一些晶面指數(shù)2022/10/19立方系的一些晶面指數(shù)2022/10/110實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)單晶體: 各方向上的原子密度不同各向異性 多晶體: 晶粒方向性互相抵消各向同性 存在著一系列缺陷: 點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷 2022/10/110實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)單晶體: 各方向上的2022/10/111 材料理論強(qiáng)度（G/30)/GPa實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度/MPa理論強(qiáng)度/實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度銀鋁銅鎳鐵鉬鈮鎘鎂（柱面滑移）鈦（柱面滑移

4、）鈹（基面滑移）鈹（柱面滑移） 2.64 2.37 4.10 6.70 7.10 11.33 3.48 2.07 1.47 3.54 10.32 10.32 0.37 0.78 0.49 3.27.35 27.5 71.6 33.3 0.57 39.2 13.7 1.37 5.2 7103 3103 8103 2103 3102 2102 1102 4103 410 3102 8103 2102一些金屬材料的實(shí)驗(yàn)屈服強(qiáng)度和理論屈服強(qiáng)度其中最大一個(gè)矛盾就是晶體的實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度。所謂晶體的實(shí)際強(qiáng)度就是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單晶體的臨界分切應(yīng)力，其值約為104108G，G是晶體的剪切模量，而理論強(qiáng)度則

5、是按完整晶體剛性滑移模型計(jì)算的強(qiáng)度。按照此模型，晶體滑移時(shí)晶體各部分是作為剛體而相對(duì)滑動(dòng)的，連接滑移面兩邊的原子的結(jié)合鍵將同時(shí)斷裂。這種剛性滑移模型類似于一堆撲克牌滑開的情形。 2022/10/111 材料理論強(qiáng)度（G/30)/GPa實(shí)2022/10/112常見的缺陷 點(diǎn)缺陷：包括空位、間隙原子、異質(zhì)原子。2022/10/112常見的缺陷 點(diǎn)缺陷：包括空位、間隙原子2022/10/113常見的缺陷 點(diǎn)缺陷：包括空位、間隙原子、異質(zhì)原子。 點(diǎn)缺陷有兩種基本類型，即空位和間隙原子。前者是未被占據(jù)的（或空著的）原子位置，后者則是進(jìn)入點(diǎn)陣間隙中的原子。除了外來雜質(zhì)原子這樣的間隙原子外，晶體中的空位和間

6、隙原子的形成是和原子的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)的。 眾所周知，固體中的原子是圍繞其平衡位置作熱振動(dòng)的。由于熱振動(dòng)的無規(guī)性，原子在某一瞬時(shí)可能獲得較大的動(dòng)能或較大的振幅而就離平衡位置。如果此原子是表面上的原子，就會(huì)脫離固體而“蒸發(fā)”掉，接著次表面的原子就會(huì)遷移到表面的空位置，于是就在晶體內(nèi)部形成一個(gè)空位。如果此原子是晶體內(nèi)部的原子，它就會(huì)從平衡原子位置進(jìn)入附近的點(diǎn)陣間隙中，于是就在晶體中同時(shí)形成一個(gè)空位和一個(gè)間隙原子。2022/10/113常見的缺陷 點(diǎn)缺陷：包括空位、間隙原子2022/10/114肖脫基空位只形成空位而不形成等量的間隙原子弗蘭克爾缺陷同時(shí)形成等量的空位和間隙原子2022/10/11

7、4肖脫基空位只形成空位而不形成等量的2022/10/115 在實(shí)際晶體中，點(diǎn)缺陷的形式可能更復(fù)雜。例如，即使在金屬晶體中，也可能存在兩個(gè)、三個(gè)甚至多個(gè)相鄰的空位，分別稱為雙空位、三空位或空位團(tuán)。但由多個(gè)空位組成的空位團(tuán)從能量上講是不穩(wěn)定的，很容易沿某一方問“塌陷”成空位片（即在某一原子面內(nèi)有一個(gè)無原子的小區(qū)域)。同樣，間隙原子也未必都是單個(gè)原子，而是有可能m個(gè)原子均勻分布在n個(gè)原子位置的范圍內(nèi)（mn），形成所謂“擠塞子”（crowdion）。2022/10/115 在實(shí)際晶體中，點(diǎn)缺陷的形式可能2022/10/116線缺陷（位錯(cuò)）位錯(cuò)是晶體中的一維缺陷。就是說，缺陷區(qū)是細(xì)長(zhǎng)的管狀區(qū)域，管內(nèi)的原

8、子排列是混亂的，破壞了點(diǎn)陣的周期性。位錯(cuò)的概念是 1934年提出的。當(dāng)時(shí)只是一種設(shè)想，直到50年代以后才從實(shí)驗(yàn)中觀察到位錯(cuò)。人們提出位錯(cuò)這種設(shè)想主要是由于有許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很難用完整（理想）晶體的模型來解釋。刃型位錯(cuò) L：位錯(cuò)線長(zhǎng)度，V：體積，r：位錯(cuò)密度。 一般退火晶體： r =106-108/cm2超薄單晶體： r 103/cm2冷變形金屬： r =1011-1012/cm2 2022/10/116線缺陷（位錯(cuò)）位錯(cuò)是晶體中的一維缺陷2022/10/117M.F. Ashby and D.R.H. Jones, Engineering Materials 1, 2nd ed. (2002)Di

9、rect observation of niobium segregation to dislocations in steel2022/10/117M.F. Ashby and D.R.2022/10/118螺型位錯(cuò)2022/10/118螺型位錯(cuò)2022/10/119混合型位錯(cuò)（螺型+刃型 ）2022/10/119混合型位錯(cuò)（螺型+刃型 ）2022/10/120局部滑移 形成位錯(cuò)的方式，即局部滑移和局部位移 如果晶體的一部分區(qū)域發(fā)生了一個(gè)原子間距的滑移，另一部分區(qū)域不滑移，那么在滑移面上已滑移區(qū)和未滑移區(qū)邊界處的原子將如何排列呢？顯然，在邊界處原子的相對(duì)位移不可能是從1個(gè)原子間距突然變?yōu)?，

10、否則此處就會(huì)發(fā)生原子的“重疊”或出現(xiàn)“縫隙”?？梢?，已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界不可能是一條幾何上的“線”，而是一個(gè)過渡區(qū)。在此區(qū)內(nèi)，原子的相對(duì)位移從1個(gè)原子間距逐漸減至O。這個(gè)原子錯(cuò)配的過渡區(qū)域便稱為位錯(cuò)。 位錯(cuò)中心區(qū)（即過渡區(qū)）內(nèi)原子究竟如何排列呢？它取決于位錯(cuò)線（也就是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界線）與滑移方向二者的相對(duì)位向。根據(jù)相對(duì)位向，可將位錯(cuò)分為以下三類：（1）刃型位錯(cuò)（2）螺型位錯(cuò)（3）混合位錯(cuò)2022/10/120局部滑移 形成位錯(cuò)的方式，即局部滑移和2022/10/121（1）刃型位錯(cuò) 位錯(cuò)線垂直于滑移方向 上圖是簡(jiǎn)單立方晶體局部滑移的示意圖。圖中ABCDA是滑移面，箭頭是滑移方向，

11、它和已滑移區(qū)（左邊）未滑移區(qū)（右邊）的邊界線EF垂直。這種和滑移方向垂直的位錯(cuò)便稱為刃型位錯(cuò)或簡(jiǎn)稱刃位錯(cuò)。 從上側(cè)兩個(gè)圖可以看出，刃型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)（即過渡區(qū)內(nèi)的原子排列或原子組態(tài)）有一個(gè)特點(diǎn)，就是存在一個(gè)對(duì)稱的半原子面。由此可見，刃型位錯(cuò)也可看成是通過在完整晶體中插入半個(gè)原子面而形成的，半原子面的邊緣EF就是刃型位錯(cuò)線，因?yàn)樗竦度?。在位錯(cuò)EF處，滑移面上下的原子嚴(yán)重錯(cuò)排（或說錯(cuò)配度最大）。2022/10/121（1）刃型位錯(cuò) 位錯(cuò)線垂直于滑移方向2022/10/122一簡(jiǎn)單立方晶體，受切應(yīng)力作用，右側(cè)上下兩部分原子沿滑移面ABCD滑移，滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界線即為螺型位錯(cuò)。位錯(cuò)線平行于滑移方向

12、。可分為左螺型位錯(cuò)和右螺型位錯(cuò)位錯(cuò)線周圍存在畸變，實(shí)際上是一個(gè)管道（2）螺型位錯(cuò) 位錯(cuò)線平行于滑移方向 2022/10/122一簡(jiǎn)單立方晶體，受切應(yīng)力作用，右側(cè)上下2022/10/123（3）混合位錯(cuò) 位錯(cuò)線和滑移方向成任意角度。 當(dāng)位錯(cuò)線既不平行、又不垂直于滑移方向時(shí)，可以將晶體的滑移（滑移面兩邊的相對(duì)位移a)分解為： 平行于邊界線的位移分量acos和 垂直于邊界線的分量asin，也就是將位錯(cuò)看成是由螺型位錯(cuò)和刃型位錯(cuò)混合而成的，故稱為混合位錯(cuò)。 2022/10/123（3）混合位錯(cuò) 位錯(cuò)線和滑移方向成任2022/10/124混合位錯(cuò)2022/10/124混合位錯(cuò)2022/10/125 局部

13、位移 形成位錯(cuò)的方式，即局部滑移和局部位移 從力學(xué)上講，上面討論的局部滑移實(shí)際上是一種剪應(yīng)變。我們知道，一般的應(yīng)變應(yīng)該既有剪應(yīng)變分量，又有正應(yīng)變分量。因此，我們應(yīng)該將形成位錯(cuò)的方式由局部滑移推廣到局部位移。局部位移如何形成位錯(cuò)？主要有以下四步操作： （1）在晶體中作一個(gè)切面。這個(gè)切面不僅可以是平面，也可以是曲面，但切面不能貫穿晶體，它必須終止于晶體內(nèi)部。 （2）讓切面兩邊的晶體發(fā)生相對(duì)位移u，但在已發(fā)生相對(duì)位移u的區(qū)域和不發(fā)生位移的區(qū)域之間也必須有一個(gè)過渡區(qū)，在此區(qū)內(nèi)位移由u逐漸減至0。 （3）在已發(fā)生位移u的區(qū)域內(nèi)，如果由于發(fā)生位移u而產(chǎn)生了縫隙，則按點(diǎn)陣的周期性規(guī)律填補(bǔ)原子；如果產(chǎn)生了原子

14、的堆積，則將多余的（堆積的）原子去掉，以維持點(diǎn)陣上原子的周期性排列。 （4）將切面兩邊的晶體粘結(jié)。 經(jīng)過以上四步操作后，切面的邊界線就是位錯(cuò)線。 以上討論了兩種形成位錯(cuò)的方式。雖然它們未必是晶體中形成位錯(cuò)的實(shí)際方式（或原因），但按這兩種方式形成的位錯(cuò)仍具有普遍性。不僅如此，局部滑移或局部位移的概念還有助于我們更好地理解位錯(cuò)的許多特點(diǎn)和性質(zhì)。例如，由于位錯(cuò)線可以看成是局部滑移或局部位移區(qū)的邊界，位錯(cuò)線就必然是連續(xù)的，它不可能起、止于晶體（或晶粒）內(nèi)部，只能起、止于晶體表面或晶界。2022/10/125 局部位移 形成位錯(cuò)的方式，即局部滑2022/10/126面缺陷 在晶體中，除了點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)外，

15、還存在有面缺陷，界面就是一種二維的面缺陷。固態(tài)材料中的重要界面有以下三類： （1）表面：指所研究的金屬材料系統(tǒng)與周圍氣相或液相介質(zhì)的接觸面。 （2）晶界、亞晶界：指多晶體材料內(nèi)部，結(jié)構(gòu)及成分相同，而位向不同的兩部分晶體之間的界面。 （3）相界：指晶體材料內(nèi)部不僅位向不同，而且結(jié)構(gòu)不同，甚至成分也不同的兩部分晶體之間的界面。在純金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變過程中出現(xiàn)的相界面，其兩側(cè)僅結(jié)構(gòu)不同；而合金相的相界兩側(cè)，除結(jié)構(gòu)不同外，往往成分也不相同。 此外，還有孿晶界、反相疇界，層錯(cuò)界、胞壁等等。2022/10/126面缺陷 在晶體中，除了點(diǎn)缺2022/10/127面缺陷 例如：堆垛層錯(cuò)（stacking fa

16、ult） 抽出型層錯(cuò)插入型層錯(cuò)如面心立方：ABCA（B）CABC 抽出ABC（B）ABCABC 插入 2022/10/127面缺陷 例如：堆垛層錯(cuò)（stackin2022/10/128 金屬結(jié)構(gòu)在堆垛時(shí)，沒有嚴(yán)格的按照堆垛順序，形成堆垛層錯(cuò)。層錯(cuò)是一種晶格缺陷，它破壞了晶體的周期完整性，引起能量升高，通常把單位面積層錯(cuò)所增加的能量稱為層錯(cuò)能。 層錯(cuò)能出現(xiàn)時(shí)僅表現(xiàn)在改變了原子的次近鄰關(guān)系，幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變。所以，層錯(cuò)能相對(duì)于晶界能而言是比較小的。層錯(cuò)能越小的金屬，則層錯(cuò)出現(xiàn)的幾率越大。 在層錯(cuò)能較高的金屬如鋁及鋁合金、純鐵、鐵素體鋼（bcc）等熱加工時(shí)，易發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，因?yàn)檫@些金屬中易發(fā)生位錯(cuò)

17、的交滑移及攀移。而奧氏體鋼(fcc)、鎂及其合金等由于層錯(cuò)能低，不發(fā)生位錯(cuò)的交滑移，所以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶成為動(dòng)態(tài)軟化的主要方式。2022/10/128 金屬結(jié)構(gòu)在堆垛時(shí)，沒有嚴(yán)格的按2022/10/129晶界 晶界上的原子平均能量高于晶內(nèi)原子，高出的能量稱為晶界能。 根據(jù)晶界結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，晶界類型的劃分有多種方法： （l）根據(jù)兩相鄰晶粒位向差的大小，而分為小角度晶界（10）。 （2）根據(jù)兩相鄰晶粒位向差性質(zhì)，而分為傾斜晶界、扭轉(zhuǎn)晶界、混合晶界。 （3）根據(jù)晶界兩側(cè)原子匹配程度，而分為共格、半共格、非共格晶界。2022/10/129晶界 根據(jù)晶界結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，晶界類型的劃分2022/10/130小角度晶界 小

18、角度晶界的結(jié)構(gòu)可以用位錯(cuò)模型來解釋，即小角度晶界可以看作是由一系列位錯(cuò)所組成。 （1）對(duì)稱傾側(cè)晶界 （2）不對(duì)稱傾側(cè)晶界 （3）扭轉(zhuǎn)晶界 2022/10/130小角度晶界 小角度晶界的結(jié)構(gòu)可2022/10/131 （1）對(duì)稱傾側(cè)晶界 對(duì)稱傾側(cè)晶界相當(dāng)于兩部分晶體，沿著平行于界面的某一軸線，各自轉(zhuǎn)過方向相反的2而形成的。兩晶粒位向差為，如下圖1所示。此晶界相當(dāng)于兩個(gè)晶粒的對(duì)稱面，它只有一個(gè)自由度。2022/10/131 （1）對(duì)稱傾側(cè)晶界 對(duì)稱傾側(cè)2022/10/132 （1）對(duì)稱傾側(cè)晶界 對(duì)稱傾側(cè)晶界是由一系列平行等距的刃位錯(cuò)垂直排列而組成，如下圖2所示。位錯(cuò)間距D與柏氏矢量和位向差之間有如下

19、關(guān)系： 位向差很小時(shí) 可以設(shè)想，當(dāng)位向差很大時(shí)，位錯(cuò)間距離D很小，位錯(cuò)密度很大。 2022/10/132 （1）對(duì)稱傾側(cè)晶界 對(duì)稱傾側(cè)2022/10/133如果晶界面不是兩個(gè)晶粒的對(duì)稱面,而是和對(duì)稱面之間有一 個(gè)角度的任意面,如圖3所示。此晶界和其中一個(gè)晶粒中的100之間的夾角為（+/2），而和另一個(gè)晶粒中的100之間夾角為（/2）。這種晶界有 2個(gè)自由度，即位向差和確定晶界相對(duì)于某一晶粒位向的角，這種晶界稱為不對(duì)稱的傾側(cè)晶界。 （2）不對(duì)稱傾側(cè)晶界 2022/10/133如果晶界面不是兩個(gè)晶粒的對(duì)稱面,而是和2022/10/134 假設(shè)一塊晶體，中間沿某一晶面切開，分成兩塊晶體，然后繞垂直

20、晶面的一中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，此時(shí)兩塊晶體之間形成的界面稱為扭轉(zhuǎn)晶界。這種晶界的自由度為1，即位向差。扭轉(zhuǎn)晶界是由兩組正交螺位錯(cuò)所組成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。它和傾側(cè)晶界的區(qū)別在于轉(zhuǎn)軸不同，傾側(cè)晶界形成時(shí)，轉(zhuǎn)軸在晶界內(nèi)，而扭轉(zhuǎn)晶界的轉(zhuǎn)軸垂直于晶界。 （3）扭轉(zhuǎn)晶界 扭轉(zhuǎn)晶界面心立方結(jié)構(gòu)中的(001)面相符扭轉(zhuǎn)晶界 2022/10/134 假設(shè)一塊晶體，中間沿某一晶面切2022/10/135大角度晶界 由于大角度晶界的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過去雖提出過一些模型，但均未能給出晶界結(jié)構(gòu)的清晰細(xì)節(jié)，也未能圓滿地解釋晶界的一些性質(zhì)。直至近些年來，根據(jù)場(chǎng)離子顯微鏡的觀察；表明大角度晶界也只是幾個(gè)的很窄的一個(gè)過渡區(qū)，其中由原子規(guī)則

21、排列的“好區(qū)”與紊亂排列的“壞區(qū)”組成。 有人提出了大角度晶界重合位置點(diǎn)陣模型，所謂重合位置點(diǎn)陣是將兩個(gè)晶粒的點(diǎn)陣，分別向空間延伸，使其相互穿插，則其中有些點(diǎn)陣會(huì)相互重合。這些重合位置的陣點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)新的空間點(diǎn)陣，它的晶胞一般是很大的，而這種大晶胞對(duì)說明晶界結(jié)構(gòu)不起什么作用。但如果這兩個(gè)相鄰晶粒具有特殊的取向關(guān)系，則重合位置點(diǎn)陣晶胞可以大大縮小。 2022/10/135大角度晶界 由于大角度晶界的結(jié)2022/10/136大角度晶界 ExternalCrystalOrientation2022/10/136大角度晶界 ExternalCryst2022/10/137大角度晶界 External2

22、022/10/137大角度晶界 External2022/10/138相界 如果相鄰兩晶粒不僅位向不同，而且結(jié)構(gòu)也不相同，有時(shí)成分也不相同，則它們代表兩個(gè)相。它們之間的分界面，稱為相界面。根據(jù)界面上原子排列特點(diǎn)和匹配程度的不同，相界面分為三類： 共格界面、非共格界面和半共格界面。2022/10/138相界 如果相鄰兩晶粒不僅位向不同，而且2022/10/139共格界面 如果在兩相鄰晶體的界面上，原子成一一對(duì)應(yīng)的完全匹配，即界面上的原子同時(shí)處于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上，為相鄰兩相晶體所共有。這種界面稱為共格界面，如圖1所示。顯然，此時(shí)界面兩側(cè)的兩個(gè)相必須具有特殊的位向關(guān)系，而且原子排列、晶面間距相差不大

23、。然而晶面間距畢竟不是完全相等的，因此形成共格界面時(shí)，必然在界面附近產(chǎn)生應(yīng)變，晶面間距較小者發(fā)生伸長(zhǎng)，晶面間距較大者產(chǎn)生壓縮，以互相協(xié)調(diào)，使界面上原子達(dá)到匹配。因此，共格界面周圍常伴隨有應(yīng)力、應(yīng)變。 2022/10/139共格界面 如果在兩相鄰晶體的界2022/10/140半共格界面 若兩相鄰晶體晶面間距相差較大，則在界面上不可能做到完全的一一對(duì)應(yīng)，某些晶面通過大小不同的應(yīng)變匹配在一起，而某些晶面則沒有相對(duì)應(yīng)的匹配關(guān)系，形成部分共格或半共格界面，如圖2所示。 2022/10/140半共格界面 若兩相鄰晶體晶面間距2022/10/141非共格界面 如果失配度很大，則位錯(cuò)距離很近，使得位錯(cuò)結(jié)構(gòu)失掉

24、物理意義，也使原子面完全喪失了匹配能力，而成為非共格界面。這種模型也可看作是早期島嶼模型的進(jìn)一步發(fā)展。2022/10/141非共格界面 如果失配度很大，則位錯(cuò)2022/10/142孿晶界 孿晶界也分為兩類，共格孿晶界與非共格孿晶界，如圖所示共格孿晶界就是孿生面，兩側(cè)晶體以此面為對(duì)稱面，構(gòu)成鏡面對(duì)稱關(guān)系。在孿晶面上的原子同時(shí)位于兩個(gè)晶體點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)上，為兩晶體所共有，自然地完全匹配，使此孿晶面成為無畸變的完全共格界面。它的能量很低，很穩(wěn)定。 當(dāng)孿生切變區(qū)與基體的界面不和孿生面重合時(shí)，這種界面稱為非共格孿生面，它是孿生過程中的運(yùn)動(dòng)界面。隨非共格孿生面的移動(dòng)，孿晶長(zhǎng)大。非共格孿晶界是一系列不全位錯(cuò)組成

25、的位錯(cuò)壁，孿晶界移動(dòng)就是不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。 2022/10/142孿晶界 孿晶界也分為兩類，共格孿2022/10/143孿晶界2022/10/143孿晶界44反相疇界 反相疇界（antiphase boundary，antiphase domain boundary）一般縮寫為APB，是晶格中的一種疇界面。由它所分隔的晶疇稱為反相疇（antiphase domains，四方Au Cu合金之反相疇的（001）投影示意圖實(shí)心圓與空心圓分別代表Au、Cu原子；實(shí)線代表APB；平移矢量R=12(a+b)；指示刃位錯(cuò)露頭縮寫為APB）。在相互鄰接的任意兩塊APD之間，它們中原子分布的位相關(guān)系是相反的，疇內(nèi)

26、晶格本身所具有的平移對(duì)稱性在APB上被中斷而互不連續(xù)，但二相鄰疇間可以通過一個(gè)確定的平移矢量（通常為晶胞基矢或它們之矢量和的1/2）之作用而使晶格彼此重復(fù)。通常每一塊APD都被APB所包圍，在截面上呈封閉的曲線，但APB也可在一個(gè)刃位錯(cuò)處被終止。44反相疇界 反相疇界（antiphase boundary2022/10/145亞晶界 Strained bondBroken bond(dangling bond)Grain boundaryVoid, vacancySelf-interstitial type atomForeign impurityThe grain boundaries ha

27、ve broken bonds, voids, vacancies,strained bonds and interstitial type atoms. The structure of the grainboundary is disordered and the atoms in the grain boundaries have higherenergies than those within the grains.2022/10/145亞晶界 Strained bondBr2022/10/1462.2 位錯(cuò)理論基礎(chǔ) Dislocation theory柏氏矢量（Burgers Vec

28、tor）位錯(cuò)環(huán) 位錯(cuò)的表征參數(shù)主要有柏氏矢量和位錯(cuò)密度柏格斯回路：由此引出位錯(cuò)的普遍定義，并得到一個(gè)表征位錯(cuò)性質(zhì)的重要矢量柏格斯矢量。 柏氏矢量的物理意義 守恒性 如何表征位錯(cuò) 2022/10/1462.2 位錯(cuò)理論基礎(chǔ) 2022/10/147（a）圍繞一刃型位錯(cuò)的柏氏迥路；（b）完整晶體中的相同迥路；迥路缺損即為柏氏矢量。柏格斯回路（Burgers circuit）柏氏矢量（Burgers Vector） 柏格斯回路是在有缺陷的晶體中圍繞缺陷區(qū)將原子逐個(gè)連接而成的封閉回路，簡(jiǎn)稱柏氏回路。 為了判斷柏氏回路中包含的缺陷是點(diǎn)缺陷還是位錯(cuò)，只需在無缺陷的完整晶體中按同樣的順序?qū)⒃又饌€(gè)連接。如果能

29、得到一個(gè)封閉的回路，那么原來的柏氏回路中包含的缺陷是點(diǎn)缺陷。如果在完整晶體中的對(duì)應(yīng)回路不封閉（即起點(diǎn)和終點(diǎn)不重合），則原柏氏回路中包含的缺陷是位錯(cuò)。這時(shí)為了使回路封閉還需增加一個(gè)向量 b，如右圖所示。b便稱為位錯(cuò)的柏格斯矢量，或簡(jiǎn)稱柏氏矢量。（a）（b）2022/10/147（a）圍繞一刃型位錯(cuò)的柏氏迥路；（b）2022/10/148（a）圍繞一螺型位錯(cuò)的柏氏迥路；（b）完整晶體中的相同迥路；迥路缺損即為柏氏矢量。（a）（b）2022/10/148（a）圍繞一螺型位錯(cuò)的柏氏迥路；（b）2022/10/149 柏氏矢量是完整晶體中對(duì)應(yīng)回路的不封閉段。這是由于有缺陷的晶體發(fā)生了局部滑移或局部位移（

30、對(duì)刃型或混合位錯(cuò)）的結(jié)果。由此即可推知柏氏矢量b的物理意義如下： 1、b是位錯(cuò)的滑移矢量（對(duì)可滑位錯(cuò)）或位移矢量（對(duì)刃型位錯(cuò)）。 2、b是在有缺陷的晶體中沿著柏氏回路晶體的彈性變形（彈性位移）的迭加。 3、b越大，由于位錯(cuò)引起的晶體彈性能越高。 柏氏矢量的物理意義2022/10/149 柏氏矢量是完整晶體中對(duì)應(yīng)回路的不2022/10/150 對(duì)可滑移的位錯(cuò)，b總是平行于滑移方向。因此，當(dāng)b垂直于位錯(cuò)線時(shí)，位錯(cuò)是刃型的，當(dāng)b平行于位錯(cuò)線時(shí)，位錯(cuò)是螺型的。當(dāng)b和位錯(cuò)線成任意角度時(shí)，位錯(cuò)是混合型的。 為了進(jìn)一步表示刃型位錯(cuò)的正、負(fù)，或螺型位錯(cuò)是左旋還是右旋，需將位錯(cuò)線l看成是矢量L，并作以下規(guī)定：

31、1、lb指向附加的半原子面。 2、l/b表示右旋螺位錯(cuò)，l/（b）則表示左旋螺位錯(cuò)。 柏氏矢量和位錯(cuò)的表征 2022/10/150 對(duì)可滑移的位錯(cuò)，b總是平行于滑2022/10/151正刃型負(fù)刃型右旋左旋混合型位錯(cuò)的表示2022/10/151正刃型負(fù)刃型右旋左旋混合型位錯(cuò)的表示2022/10/152 如果若干條位錯(cuò)線交于一點(diǎn)（此點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)），那么“流入”節(jié)點(diǎn)的位錯(cuò)線的柏氏矢量之和必等于“流出”節(jié)點(diǎn)的位錯(cuò)線的柏氏矢量之和，即： b i= b j 這個(gè)性質(zhì)就稱為柏氏矢量的守恒性。所謂“流入”和“流出”節(jié)點(diǎn)的位錯(cuò)線分別是指正向指向節(jié)點(diǎn)和背離節(jié)點(diǎn)的位錯(cuò)線。柏氏矢量的守恒性 2022/10/152 如果

32、若干條位錯(cuò)線交于一點(diǎn)（此點(diǎn)稱為2022/10/153位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度定義為單位體積的晶體中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度。因此，如果在體積為V的晶體中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則位錯(cuò)密度為=LV。由于位錯(cuò)線的形狀和分布都是不規(guī)則的，很難從實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)出L。為了便于實(shí)驗(yàn)測(cè)量，人們假定晶體中的位錯(cuò)都是彼此平行的直線形狀，每條位錯(cuò)線長(zhǎng)度都是l，如左圖所示。如果晶體中共有N條位錯(cuò)線，那么位錯(cuò)密度為： 式中 l，d，h是晶體的尺寸（見左圖）,A=hd是垂直于位錯(cuò)線表面（觀察表面）的面積。上式表明，位錯(cuò)密度等于在垂直于位錯(cuò)線的平面上單位面積內(nèi)的位錯(cuò)露頭數(shù)（位錯(cuò)露頭是指位錯(cuò)線和觀察表面的交點(diǎn)）。由于位錯(cuò)露頭處的原子處于亞穩(wěn)狀態(tài)，

33、只要選擇適當(dāng)?shù)母g劑，此處就會(huì)被優(yōu)先腐蝕而形成蝕坑。因此只要測(cè)定單位觀察表面內(nèi)的蝕坑數(shù)即得到位錯(cuò)密度。2022/10/153位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度定義為單位體積的晶體中2022/10/154 刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 討論單個(gè)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，包括運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)面（指位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所在的平面）、運(yùn)動(dòng)方向及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與晶體宏觀變形及受力的關(guān)系等。 我們按刃型、螺型和混合型三種位錯(cuò)情形進(jìn)行討論 2022/10/154 刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 討2022/10/155（1）滑移 位錯(cuò)的滑移就是它在滑移面上的運(yùn)動(dòng)，也就是局部滑移區(qū)的擴(kuò)大或縮小。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)面是滑移面lb。位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)方向就是滑移

34、方向，因而和位錯(cuò)線垂直。 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)并不代表原子的運(yùn)動(dòng)，它只代表缺陷區(qū)或已滑移區(qū)未滑移區(qū)邊界（在刃型位錯(cuò)的情形下就是附加半原子面的邊緣）的移動(dòng)。 位錯(cuò)的滑移和原子的運(yùn)動(dòng)（或晶體的滑移）之間定量的關(guān)系是，當(dāng)位錯(cuò)掃過整個(gè)滑移面時(shí)（也就是當(dāng)位錯(cuò)從晶體的一端運(yùn)動(dòng)到另一端時(shí)）滑移面兩邊的原子（或兩半晶體）相對(duì)位移一個(gè)柏氏矢量b的距離。這一點(diǎn)從位錯(cuò)是局部滑移區(qū)的邊界和b是滑移矢量出發(fā)是很容易理解的。 刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)2022/10/155（1）滑移 位錯(cuò)的滑移就是它在滑2022/10/156 高溫下位錯(cuò)不僅可以滑移，而且還可以攀移。所謂攀移就是位錯(cuò)線上的原子擴(kuò)散到晶體中其它缺陷區(qū)（如空位、晶界等），從而導(dǎo)致

35、半原子面縮小，位錯(cuò)線沿滑移面法線方向上升；或者反過來，晶體點(diǎn)陣上的原子擴(kuò)散到位錯(cuò)線下方，從而導(dǎo)致半原子面擴(kuò)大，位錯(cuò)線沿滑移面法線方向下降。我們將這種位錯(cuò)線沿滑移面法線方向的運(yùn)動(dòng)稱為攀移。 攀移雖然是高溫?cái)U(kuò)散引起的，但外加應(yīng)力也有影響。顯然，作用在半原子面上的拉應(yīng)力有助于半原子面的擴(kuò)大而阻礙半原子面的縮小，壓應(yīng)力則相反。于是可以簡(jiǎn)單地說，拉應(yīng)力引起“負(fù)攀移”，壓應(yīng)力引起“正攀移”。 （2）攀移2022/10/156 高溫下位錯(cuò)不僅可以滑移，而且還可2022/10/157位錯(cuò)攀移（Climb） 正攀移：位錯(cuò)縮短，空位遷移負(fù)攀移：位錯(cuò)加長(zhǎng)，間隙原子遷移 2022/10/157位錯(cuò)攀移（Climb）

36、正攀移：位錯(cuò)縮2022/10/158 螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 螺型位錯(cuò)滑移時(shí)，位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的方向也是和位錯(cuò)線垂直的。混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 混合位錯(cuò)也有兩種運(yùn)動(dòng)方式，即守恒運(yùn)動(dòng)和非守恒運(yùn)動(dòng)。前者就是位錯(cuò)在滑移面(lb)上滑移。后者是位錯(cuò)線脫離滑移面的運(yùn)動(dòng)，但不是純粹的攀移，而是由它的刃型分量的攀移和螺型分量的滑移合成的運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)2022/10/158 螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)2022/10/159位錯(cuò)交割 位錯(cuò)彼此交叉通過的過程叫做位錯(cuò)的交割交割后，可能在位錯(cuò)線上產(chǎn)生彎折柏氏矢量不變、長(zhǎng)度與另一位錯(cuò)的柏氏矢量相同的彎折（位錯(cuò)段）2022/10/159位錯(cuò)交割 位錯(cuò)彼此交叉通過的過2022/10/160 扭折位

37、于原滑移面上的彎折，不影響原位錯(cuò)滑移 割階垂直原位錯(cuò)滑移面的彎折，可能阻礙原位錯(cuò)滑移2022/10/160 扭折位于原滑移面上的彎折，不影響2022/10/161例一：兩刃位錯(cuò)，b1b2 b2 b1 fb2 b1 b1 割階滑移方向和原位錯(cuò)一致，所以2可以帶著滑移割階運(yùn)動(dòng)割階2022/10/161例一：兩刃位錯(cuò)，b1b2 b2 b12022/10/162b1 b2 b2 b1 兩段彎折是在原滑移面上的螺位錯(cuò)，是扭折，不穩(wěn)定，在線張力作用下，使其變直，直到最后消失。扭折(螺)扭折(螺)例二：兩刃位錯(cuò),b1b2 2022/10/162b1 b2 b2 b1 兩段彎折是在原2022/10/163bs

38、 be bs be 割階扭折(刃)兩位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)交割后，在s上產(chǎn)生扭折，在e上產(chǎn)生割階，可以和位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng)（非滑移攀移）例三：刃螺位錯(cuò),es ，bebs 2022/10/163bs be bs be 割階扭折(刃)2022/10/164位錯(cuò)的起源和增殖 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，材料在凝固、固態(tài)冷卻、外延生長(zhǎng)等過程中都可能形成位錯(cuò)。 凝固過程中形成位錯(cuò)的原因是：（1）“仔晶”或其它外來晶核表面（包括容器壁）上錯(cuò)排或其它缺陷直接“長(zhǎng)入”正在凝固的晶體中。（2）在不同部位成核和長(zhǎng)大的晶體（如樹枝晶）由于位向不同在相遇時(shí)界面原子必然“錯(cuò)配”而形成（界面）位錯(cuò)。 在固態(tài)冷卻（特別是快冷）過程中形成位錯(cuò)的原因有：（1）當(dāng)固

39、體從接近熔點(diǎn)的溫度急冷時(shí)得到大量的（過飽和的）空位，這些空位可以通過擴(kuò)散聚集成大的空位團(tuán)，空位團(tuán)又進(jìn)一步塌陷為空位片即位錯(cuò)環(huán)。這種位錯(cuò)環(huán)往往優(yōu)先在密排面上形成。（2）由于溫度梯度、雜質(zhì)等因素引起內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致各部分晶體收縮不均勻而形成位錯(cuò)。任何引起應(yīng)力集中的因素都會(huì)加速這種位錯(cuò)的形成。（3）由于冷卻過程中發(fā)生再結(jié)晶或固態(tài)相變，使晶界或相界面上原子錯(cuò)配而形成界面位錯(cuò)。（4）在非常高的外加應(yīng)力作用下無缺陷的均勻晶體（理想晶體）中也可能形成位錯(cuò)，但這種幾率一般較小。 盡管在晶體的制備過程中往往會(huì)形成位錯(cuò)，但通過嚴(yán)格地控制材料的成分和制備工藝，仍然有可能獲得無位錯(cuò)或位錯(cuò)很少的晶體，例如晶須和一些半導(dǎo)體材

40、料就是如此。位錯(cuò)的起源2022/10/164位錯(cuò)的起源和增殖 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，材2022/10/165位錯(cuò)的起源和增殖位錯(cuò)的增殖機(jī)制 位錯(cuò)增殖的機(jī)制主要有以下三種。（1）L型位錯(cuò)增值機(jī)制和 FrankRead位錯(cuò)源 （2）多次交滑移增殖機(jī)制 （3）基于位錯(cuò)攀移的增殖機(jī)制 位錯(cuò)的增殖2022/10/165位錯(cuò)的起源和增殖位錯(cuò)的增殖機(jī)制 2022/10/166L形位錯(cuò)機(jī)制 右圖畫出了一個(gè)L型位錯(cuò) EDC，其柏氏矢量為b。這個(gè)位錯(cuò)的特點(diǎn)是，它的各段（ED段和DC段）不在同一個(gè)滑移面上。由于種種原因，某一段位錯(cuò)，如ED段，不能滑移。在圖中，由于只有一個(gè)剪應(yīng)力分量的作用，故ED段位錯(cuò)不能滑移，只有DC段位錯(cuò)能

41、滑移。但由于D點(diǎn)不動(dòng)，故DC段位錯(cuò)在滑移過程中是圍繞D點(diǎn)（即DE軸）旋轉(zhuǎn)的。圖中畫出了DC位錯(cuò)旋轉(zhuǎn)了不同的角后的位置DC1，DC2，DC3，等。它們都是在晶體滑移過程的各階段，已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界。 （1）L型位錯(cuò)增值機(jī)制和 FrankRead位錯(cuò)源 2022/10/166L形位錯(cuò)機(jī)制 （1）L型位錯(cuò)增值機(jī)制和2022/10/167FrankRead 位錯(cuò)源 在L形位錯(cuò)增殖機(jī)制的基礎(chǔ)上，F(xiàn)rank的和 Read提出了U形位錯(cuò)增殖機(jī)制，又稱為FrankRead源（或簡(jiǎn)稱FR源）。它是由兩段極軸位錯(cuò)ED和ED，以及一條掃動(dòng)位錯(cuò)DD組成的U形位錯(cuò)EDDE。它的柏氏矢量為 b，如左圖所示。（圖面為

42、滑移面，ED和ED兩段極軸位錯(cuò)均垂直于圖面）。 （1）L型位錯(cuò)增值機(jī)制和 FrankRead位錯(cuò)源 2022/10/167FrankRead 位錯(cuò)源 （1）L2022/10/168位錯(cuò)源和位錯(cuò)增殖位錯(cuò)環(huán) Dislocation Loop: Frank Reed 2022/10/168位錯(cuò)源和位錯(cuò)增殖位錯(cuò)環(huán) Disloc2022/10/1692022/10/1692022/10/170Frank-Read sourcesDash, Dislocation and Mechanical Properties of Crystals, Wiley (2005).2022/10/170Frank-Re

43、ad sourcesD2022/10/171 多次交滑移如何能使位錯(cuò)增殖呢？顯然，如果整個(gè)位錯(cuò)線都參與交滑移過程，那么在滑移過程中位錯(cuò)密度不可能增加，而且除了最后的一個(gè)主滑移面外，在其它主滑移面（包括初始滑移面）上滑移都不可能在晶體表面產(chǎn)生滑移臺(tái)階，因?yàn)橹挥性谧詈笠粋€(gè)主滑移面上滑移的位錯(cuò)線才能達(dá)到晶體表面。由此可見，要想通過多次（至少兩次）交滑移使位錯(cuò)增殖并產(chǎn)生大量的塑性變形，就要求位錯(cuò)線的一部分（而不是整個(gè)位錯(cuò)線）發(fā)生交滑移。右圖畫出了面心立方晶體中通過雙交滑移實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)增殖的機(jī)制（或過程）（2）多次交滑移增殖機(jī)制 2022/10/171 多次交滑移如何能使位錯(cuò)增殖呢2022/10/172 在

44、晶體中存在過飽和空位的情況下，通過刃型位錯(cuò)（或混合位錯(cuò)的刃型分量）的攀移也可使位錯(cuò)增殖。 （3）基于位錯(cuò)攀移的增殖機(jī)制 2022/10/172 在晶體中存在過飽和空位的情況下，2022/10/173位錯(cuò)塞積 2022/10/173位錯(cuò)塞積 2022/10/1742.3 單晶體塑性變形機(jī)制Mono-crystal plastic deformation2.3.1 滑移滑移:晶體一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相對(duì)另一部分發(fā)生相對(duì)移動(dòng)和切變。產(chǎn)生宏觀的塑性變形。滑移面：原子排列密度最大的晶面。 滑移方向：原子排列密度最大的方向。 滑移系:一種滑移面及其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成2022/10

45、/1742.3 單晶體塑性變形機(jī)制Mono2022/10/175Cai M, Langford S C, Dickinson J T. Orientation dependence of slip band formation in single-crystal aluminum studied by photoelectron emissionJ. Acta Materialia, 2008, 56(20): 5938-5945.（a）Optical microscopy image showing a slip band bundle produced by deformation. Th

46、e tensile direction is horizontal and the slip bands are inclined about 54 to the tensile axis（b）3D projection of an AFM image of a single crystal deformed to a strain of 0.125 (a) showing the stair-like structure of slip bands and (b) the faint wavy structure formed between slip band bundles. The t

47、ensile axis is112 and the surface normal is (1 10).（a）（b）2022/10/175Cai M, Langford S C2022/10/176滑移面的表示：，分別為滑移面與晶軸的截距，為晶格常數(shù)。對(duì)于體心立方、面心立方， 2022/10/176滑移面的表示：，分別為2022/10/177Gold (Au) - fcc2022/10/177Gold (Au) - fcc2022/10/178Iron (Fe), Vanadium (V), Chromium (Cr) - bcc2022/10/178Iron (Fe), Vanadium202

48、2/10/179 對(duì)bcc金屬，其滑移面除110外，在112、123晶面上也經(jīng)?；?，這樣，滑移系共有48個(gè)； 滑移面對(duì)溫度具有敏感性，如Al低溫時(shí)滑移沿111面進(jìn)行，高溫時(shí)則沿著100晶面進(jìn)行；2022/10/179 對(duì)bcc金屬，其滑移面除110外2022/10/180 滑移系越多，則金屬發(fā)生滑移的可能性越大，該金屬的塑性也越好。 如果滑移系數(shù)目相同，則滑移方向越多，塑性越好?；葡担?2（62）有6個(gè)110面，每個(gè)110面上有2個(gè)方向。 -Fe,Cr,W,Mo,V,Nb?；葡担?2（43）有4個(gè)111面，每個(gè)111面上有3個(gè)方向。 -Fe,Cu,Al,Ni,Au,Ag。滑移系：3（31

49、）有1個(gè)底面，每個(gè)底面上有3個(gè)滑移方向。Mg,Zn,Cd,Be, -Ti。體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)密排六方結(jié)構(gòu)(hcp)11011100012022/10/180 滑移系越多，則金屬發(fā)生滑移的可能2022/10/181滑移時(shí)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 一個(gè)位錯(cuò)移到晶體表面時(shí)，便形成一個(gè)原子間距的滑移量。同一滑移面上，有大量的位錯(cuò)移到晶體表面時(shí)，則形成一條滑移線。 剪切力 v：波松比a：滑移平面間的距離b：沿滑移方向原子間的距離 2022/10/181滑移時(shí)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 一個(gè)位錯(cuò)移到晶體表面2022/10/182臨界剪切應(yīng)力 晶體進(jìn)入塑性時(shí)，在滑移面上，沿滑移方向的剪應(yīng)力稱為臨界剪應(yīng)力 uvw

50、 is perpendicular to (uvw)作用在橫斷面A0上的正壓力作用在滑移面A上，沿作用力F方向的應(yīng)力作用在滑移面A上，沿滑移方形的分切應(yīng)力的應(yīng)力同理，作用在滑移面上的正應(yīng)力為2022/10/182臨界剪切應(yīng)力 晶體進(jìn)入塑性時(shí)，在滑移面2022/10/183取向因子 滑移面和滑移方向與外力成45角，為軟取向否則為硬取向2022/10/183取向因子 滑移面和滑移方向與外力成452022/10/184晶面轉(zhuǎn)動(dòng)單晶體拉伸單晶體壓縮2022/10/184晶面轉(zhuǎn)動(dòng)單晶體拉伸單晶體壓縮2022/10/185平移滑移和復(fù)雜滑移單滑移（平移滑移）是沿著一定的結(jié)晶面和結(jié)晶方向進(jìn)行。它僅可能在最初

51、始的塑性變形階段發(fā)生。 2022/10/185平移滑移和復(fù)雜滑移單滑移（平移滑移）是2022/10/186多滑移 與雙滑移相似，晶體在滑移過程中，如果滑移同時(shí)在各個(gè)滑移系統(tǒng)上進(jìn)行時(shí)，則稱此滑移為多滑移。 發(fā)生多系滑移時(shí)，在拋光的金屬表面就不是平行的滑移線，而是兩組或多組交叉的滑移線 grain A taken in the ex-T5 ED sample during tensile test at 523 K (250oC).2022/10/186多滑移發(fā)生多系滑移時(shí)，在拋光的金屬表面87交滑移 若滑移是沿兩個(gè)不同的滑移面和共有的滑移方向上進(jìn)行時(shí)，則稱為交滑移。 Wang H, Boehle

52、rt C J, Wang Q D, et al. In-situ analysis of the slip activity during tensile deformation of cast and extruded Mg-10Gd-3Y-0.5 Zr (wt.%) at 250 CJ. Materials Characterization, 2016, 116: 8-17.(Color online) Representative SE SEM photomicrographs showing pyramidal slip of the cast-T6 sample tested at

53、250oC to 11.2% strain. The identified sliptraces for basal slip (red) and pyramidal slip (grey) are labelled along with the Schmid factors. 87交滑移Wang H, Boehlert C J, Wan2022/10/1882.3.2 孿生 面心立方晶體孿生變形示意孿生面和孿生方向?qū)\生變形時(shí)的晶面移動(dòng)情況孿生面孿生面2022/10/1882.3.2 孿生 面心立方晶體2022/10/189孿生：晶體在切應(yīng)力的作用下，其一部分沿某一定晶面和晶向，按一定的關(guān)系發(fā)

54、生相對(duì)的位向移動(dòng)，其結(jié)果使晶體的一部分與原晶體的位向處于相互對(duì)稱的位置。 2022/10/189孿生：晶體在切應(yīng)力的作用下，其一部分沿2022/10/190發(fā)生孿生的條件 晶體的對(duì)稱性 變形速度的增加可促使晶體的孿生化 溫度越低，孿生產(chǎn)生的可能性越大 2022/10/190發(fā)生孿生的條件 晶體的對(duì)稱性 2022/10/191鎂中的變形孿晶和滑移帶 2022/10/191鎂中的變形孿晶和滑移帶 2022/10/192孿生與滑移的區(qū)別 由孿生的變形過程可知，孿生所發(fā)生的切變均勻地波及整個(gè)孿生變形區(qū)，而滑移變形只集中在滑移面上，切變是不均勻的；孿生切變時(shí)原子移動(dòng)的距離不是孿生方向原子間距的整數(shù)倍（而是幾分之一原子間距），而滑