《材料的變形與再結(jié)晶》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)FundamentalsofMaterialsScience主講教師：王亞男第7章材料的變形與再結(jié)晶Chapter7Deformationandrecrystallizationofmaterials7.1彈性變形7.2晶體塑性變形7.3回復(fù)和再結(jié)晶7.4金屬的熱加工小結(jié)思考題2021/9/172材料的變形材料受力后要發(fā)生變形，外力較小時(shí)產(chǎn)生彈性變形，外力較大時(shí)產(chǎn)生塑性變形，而當(dāng)外力過(guò)大時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂。不同材料變形時(shí)其應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試樣形貌不同。如：普碳鋼和灰鑄鐵。變形可分為三個(gè)階段：彈性變形、塑性變形和斷裂。2021/9/1737.1彈性變形1.彈性變形特征(

2、1)變形是可逆的；(2)應(yīng)力與應(yīng)變保持單值線性函數(shù)關(guān)系，服從Hooke定律：σ＝Eε，τ＝Gγ。(3)彈性變形量隨材料的不同而異。多數(shù)金屬材料的彈性變形量小，而橡膠類高分子材料的彈性變形量大。2021/9/174工程上應(yīng)用的材料為多晶體，內(nèi)部存在各種類型的缺陷，彈性變形時(shí)，可能出現(xiàn)加載線與卸載線不重合、應(yīng)變的發(fā)展跟不上應(yīng)力的變化等現(xiàn)象，稱為彈性的不完整性，包括包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后等。2.彈性的不完整性2021/9/175(1)包申格效應(yīng)材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，然后同向加載則σe升高，反向加載則σe降低的現(xiàn)象,稱為包申格效應(yīng)。退火軋制黃銅在不同載荷下彈性極限的

3、變化?？梢?jiàn)：B、C為同向加載，σe↑；C、D為反向加載，σe↓。2021/9/176理想晶體（2）彈性后效加載卸載εσtε隨時(shí)間不變加力去力2021/9/177這種在彈性極限范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時(shí)間有關(guān)的現(xiàn)象稱為彈性后效。實(shí)際金屬εσOCaH加載不加應(yīng)力也應(yīng)變?nèi)?yīng)力后降低隨時(shí)間延續(xù)回到Otε隨時(shí)間延續(xù)回到OcdabO滯彈性應(yīng)變?chǔ)?εan2021/9/178(3)彈性滯后由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，在σ－ε曲線上使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱為彈性滯后。彈性滯后表明：加載時(shí)消耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料恢復(fù)所釋放的變形功，多余的部分被材料內(nèi)部所消耗，稱為內(nèi)耗，

4、大?。綇椥詼蟓h(huán)面積。實(shí)際應(yīng)用的金屬材料有的要求高內(nèi)耗，有的要求低內(nèi)耗，如制作鐘、樂(lè)器的材料，要求低內(nèi)耗，消振能力低，聲音好聽；制作機(jī)座、汽輪機(jī)葉片的材料，要求高內(nèi)耗，以消除振動(dòng)。2021/9/179單向加載彈性滯后2021/9/17107.2.1單晶體的塑性變形1.滑移在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿著一定晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）相對(duì)另一部分發(fā)生相對(duì)位移的現(xiàn)象。在常溫和低溫下，單晶體的塑性變形主要通過(guò)滑移、孿生和扭折等方式進(jìn)行。7.2晶體的塑性變形2021/9/1711切應(yīng)力作用下晶體滑移示意圖（微觀）ττ2021/9/1712滑移線（小臺(tái)階）滑移量滑移塊滑移帶（

5、一組小臺(tái)階）滑移的特點(diǎn)：1)滑移后，晶體的點(diǎn)陣類型不變；2)晶體內(nèi)部各部分位向不變；3)滑移量是滑移方向上原子間距的整數(shù)倍；4)滑移后，在晶體表面出現(xiàn)一系列臺(tái)階，見(jiàn)圖6.4。2021/9/1713滑移系一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向合起來(lái)稱為一個(gè)滑移系，可用{hkl}來(lái)表示，見(jiàn)圖6.5。(110)(111)BCC{110}×6<111>×2滑移系數(shù)＝6×2＝12FCC{111}×4<110>×3滑移系數(shù)＝4×3＝122021/9/1714判斷下列晶面及晶向是否構(gòu)成滑移系？并說(shuō)明原因。BCC中(110)[111]、。FCC中(111)[110]、。FCCBCC202

6、1/9/1715實(shí)驗(yàn)表明：滑移系越多，滑移越容易，塑性越好。BCC與FCC的滑移系數(shù)相同，但滑移方向?qū)λ苄宰冃蔚淖饔帽然泼娲?，所以FCC的塑性比BCC的塑性好。如Cu的塑性比α-Fe好?？芍?，構(gòu)成滑移系必須滿足兩條：1)必須是密排面和密排方向；2)向一定在面上。2021/9/1716滑移的臨界分切應(yīng)力不是有切應(yīng)力作用就能產(chǎn)生滑移，只有在滑移面上沿滑移方向的分切應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，才能發(fā)生滑移。能引起滑移的最小分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力，用τk表示。以單晶體拉伸為例，求τk＝？面法向滑移方向FфλFAA/cosφ計(jì)算分切應(yīng)力分析圖設(shè)單晶體中只有一組滑移面,試樣橫截面積為A,軸心拉

7、力為F,滑移面的法線與F夾角為φ,滑移方向與F的夾角為λ,滑移面面積A’＝A/cosφ.2021/9/1717外力在滑移面上沿滑移方向的切向分力為：Fτ＝Fcosλ外力在滑移方向上的分切應(yīng)力：τ=Fτ/Aˊ=Fcosλ/(A/cosφ)=Fcosλcosφ/AF/A＝σ，當(dāng)滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到其臨界分切應(yīng)力值而開始滑移時(shí)，σ＝σS，此時(shí)τ＝τk，所以τk＝σScosλcosφcosλcosφ稱為取向因子。2021/9/1718見(jiàn)圖鎂單晶拉伸時(shí)屈服應(yīng)力與晶體取向的關(guān)系。由圖可見(jiàn)：當(dāng)外力與滑移面平行（φ＝