單晶體滑移變形

單晶體滑移變形第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一滑移面面積：S/cos；F在滑移面上分剪力：Fcos；滑移面上分剪應(yīng)力：=Fcos/(S/cos)=(F/S)coscos在同樣外應(yīng)力作用下，引起滑移面上剪應(yīng)力大小決定coscos的大??；滑移系統(tǒng)越多，coscos大的機(jī)會(huì)就多，達(dá)到臨界剪切應(yīng)力的機(jī)會(huì)也越多。F滑移面滑移方向S臨界分解剪切應(yīng)力第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)單晶體的滑移變形密排六方（hcp)晶體金屬的滑移⑴理想的密排六方（hcp)晶體（c/a=1.633)的滑移系：（０００１）＜１１２０＞⑵c/a接近或大于1.633的密排六方金屬(Mg(1.624);Zn(1.856);Cd(1.885))的滑移系：（０００１）＜１１２０＞．滑移系少，加工硬化速率低．⑶c/a小于1.633的密排六方金屬(Ti(1.587);Zr(1.5)))的滑移系：基面已不是唯一的密排面，棱柱面｛１０１０｝和棱錐面｛１０１１｝密排程度與基面相近．棱柱面和棱錐面也是滑移面，滑移方向不變＜１１２０＞．滑移系多，加工硬化速率大．

第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一面心立方(fcc)晶體金屬的滑移滑移面：{111}；滑移方向：〈110〉特點(diǎn)：滑移系多，可進(jìn)行單滑移、雙滑移或多滑移，取決于外力軸的取向．

體心立方(bcc)晶體金屬的滑移滑移面：{110}、{112}、{123}；滑移方向：〈111〉

第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一特點(diǎn)：不服從Schmid定律和滑移的非對(duì)稱性。不服從Schmid定律的兩種表現(xiàn)：⑴不同溫度在不同晶向上做拉力試驗(yàn)，當(dāng)Schmid因子最大時(shí)，臨界分切應(yīng)力并不是最大，而且也不是常數(shù)。⑵同樣晶向上拉伸與壓縮的臨界切應(yīng)力不相等表明位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)在正反方向上的阻力不同第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)多晶體的變形影響多晶體變形的兩個(gè)因素：晶界和晶體（粒）位向晶體位向的影響晶粒間變形要協(xié)調(diào)，至少應(yīng)有5個(gè)獨(dú)立的滑移系。面心和體心立方金屬滑移系多可滿足要求5個(gè)獨(dú)立的滑移系的變形協(xié)調(diào)條件。密排六方金屬滑移系少，為了實(shí)現(xiàn)變形協(xié)調(diào):⑴柱面和棱錐面參與滑移；⑵產(chǎn)生孿生變形晶界的影響⑴位錯(cuò)在晶界上的塞積位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到晶界的阻止，在晶界前塞積，形成塞積群。位錯(cuò)在塞積群中的分布是不均勻的，離晶界越近排列越密。塞積群的長(zhǎng)度L等于晶粒直徑D的一半：L=D/2

第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)：塞積群中有n個(gè)位錯(cuò)，在外力τ作用下，晶界對(duì)領(lǐng)先位錯(cuò)的作用力τB，則

τB=nτ

可知在外力τ作用下在晶界附近引起的應(yīng)力集中是外力τ的n倍。塞積位錯(cuò)產(chǎn)生的應(yīng)力集中的作用：

①激發(fā)相鄰晶粒位錯(cuò)源的開動(dòng)，使變形由一個(gè)晶粒傳播到另一個(gè)晶粒當(dāng)τB在相鄰晶?；品较蛏系姆智袘?yīng)力達(dá)到臨界切應(yīng)力τc時(shí)，相鄰晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)。

②產(chǎn)生生解理裂紋，松弛應(yīng)力。

⑵晶界發(fā)射位錯(cuò)晶界除了阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)造成位錯(cuò)塞集外，還可以自身發(fā)射位錯(cuò)。第7頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一面心與體心立方金屬的流變應(yīng)力體心立方金屬單晶體(Nb)：滑移的臨界切應(yīng)力隨溫度變化強(qiáng)烈溫度升高到某一溫度（423K）時(shí)易滑移階段消失第二階段硬化率不隨溫度變化面心立方金屬單晶體(Cu)：滑移的臨界切應(yīng)力幾乎不隨溫度而變化第二階段硬化率隨溫度而變化由于上述差別,它們的拉伸塑性隨溫度的變化不同:體心立方金屬:溫度降低,塑性減少;面心立方金屬:溫度降低,塑性反而增加

第8頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)孿生變形形變孿晶在塑性變形中的作用⑴面心立方金屬一般很難產(chǎn)生孿生變形，如純銅在4K下才發(fā)生孿生變形。但低層錯(cuò)能的面心立方金屬，如不銹鋼、高錳鋼等在室溫下變形，可出現(xiàn)大量的孿晶。

⑵體心立方和密排六方金屬

密排六方金屬獨(dú)立滑移系只有2個(gè)，為了協(xié)調(diào)變形，一般滑移和孿晶同時(shí)進(jìn)行。體心立方金屬，在沖擊載荷及低溫時(shí)易發(fā)生孿晶變形。⑶孿晶變形的特點(diǎn)①臨界切應(yīng)力隨溫度升高而增加；②在給定溫度下，增加應(yīng)變速率使流變應(yīng)力減少；③加工硬化率隨溫度升高而增加；④引起很高的加工硬化率，由此帶來高的均勻伸長(zhǎng)率。孿晶的形核與生長(zhǎng)

⑴細(xì)晶粒阻礙孿晶的產(chǎn)生：①孿晶形核需要有高的應(yīng)力集中，而細(xì)晶粒產(chǎn)生的應(yīng)力較小；②晶界是孿晶生長(zhǎng)的障礙。⑵孿晶在高應(yīng)力集中區(qū)形核，形核速度極快⑶孿晶在低應(yīng)力下生長(zhǎng)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上呈鋸齒狀第9頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一孿晶變形機(jī)制極軸位錯(cuò)機(jī)制----在孿晶面上的可動(dòng)不全位錯(cuò)繞一極軸位錯(cuò)連續(xù)掃過平行的孿晶面。

⑴體心立方晶體的孿晶變形過程孿晶系{112}〈111〉。在各{112}上有柏氏矢量為1/6[111]的位錯(cuò)，在各層上面移動(dòng)，就形成了孿晶，如下圖：可動(dòng)位錯(cuò)1/6[111]，極軸位錯(cuò)在孿晶面法線上的分量為a/6[121]，等于孿晶面的面間距。第10頁，共11頁，2023年，2月20日，星期一⑵面心立方晶體的孿晶變形過程孿晶系{111}〈112〉。孿晶面就是滑移面，其上肖克萊位錯(cuò)a/6[112]的運(yùn)動(dòng)就可產(chǎn)生孿晶，如下圖：（111）上有柏氏矢量為a/6[112]的位錯(cuò)，在各層上面移動(dòng)，就形成了孿晶。