晶向(crystal direction): 在晶格中,任意两原子之间的连线所指的方向。 确定方法: 设置坐标; 求投影坐标; 取最小整数。 晶面(crystal face): 在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。 确定方法:  设置坐标; 求截距; 取倒数。 纯金属结晶时的冷却曲线 形核 长大 滑移的位错机制： 　　晶体的滑移是通过位错在滑移面上的动动来实现的，而勿需使晶体的两部分作整体相对移动。　　 滑移中晶体的转动 结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 一、静载单向静拉伸应力――应变曲线(低碳钢 ) 四阶段  简单回顾 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 一 、    金属材料的塑性变形 变形是工程材料在外力作用下会发生的最基本的‘失效’方式，变形通常包括弹性变形与塑性变形两种。  抵抗塑性变形是一般工程构件的基本要求，不希望结构件在承载时产生不可恢复的塑性变形；  塑性变形是金属材料的一种重要加工成形方法，在材料加工过程中，人们希望它易于加工变形。  塑性变形还可改变材料内部组织与结构并影响其宏观性能。 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 (一）、单晶体的塑性变形 单晶体变形规律：滑移晶体学 多晶的变形是各个晶粒的变形的总和。 （A）塑性变形方式Ⅰ：滑移 １. 塑性变形方式——滑移和孪生        在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 外力P在滑移面上的分解 正应力σ：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使将晶体拉断； 切应力τ ：使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑移面两侧的晶体发生相对滑动。 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 Why? 　滑移面（方向）——最大密排面（晶向） 自然过程的发生总是沿着阻力最小的方式进行！ 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 滑移系：滑移面和该面上的一个滑移方向  金属三种常见晶格的滑移系 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 Why?        体心立方（α-Fe）和面心立方金属（Cu、Al）滑移系数目相同，但面心立方金属的塑性变形能力更好? Then， 晶体的滑移就是晶体滑移面两侧部分作整体的相对移动（刚性移动）？？ How?? 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 滑移的位错机制位错→滑移→塑性变形  How? 　　切应力作用下，晶体中的位错沿着滑移面逐步移动，最后移出表面，留下一个大小等于该位错矢量模的台阶。       大量位错（原子距）→→移出晶体→→滑移线（1000原子距）→→滑移带 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页        滑移的实现 →借助于位错运动。（刚性滑移模型计算出的临界切应力值＞＞实测值） 6400 9000 4900 1900 3600 5100 1.0 0.5 0.92 5.8 0.83 0.94 6400 4500 4500 11000 3000 4800 铜 银 金 镍 镁 锌 计算值与实测值之比 实测值 (MN/m2) 计算值 (MN/m2) 金属 自然过程的发生总是沿着阻力最小的方式进行！ 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 滑移系数目↑，材料塑性↑； 滑移方向↑，材料塑性↑,（滑移方向的作用大于滑移面的作用） FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个； FCC的滑移方向多于BCC。 金属塑性：　Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。   第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页  　　晶体的一切分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。→发生孪生的部分（切变部分）称为孪生带或孪晶。 （B）塑性变形方式Ⅱ ：孪生 为什么发生孪生变形？　何种情况下才易发生？？ 特点： 均匀切变，切变部分位向改变，但点阵结构不变；发生孪生时各原子移动的距离是不相等的。 临界分切应力  滑移分切应力； 形变量很小； 形变速度快，接近声速。 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 孪生仅会在滑移不易产生的情况下发生： →ⅰ. FCC金属一般不发生孪生，少数（Cu、Ag、Au）在极低温度下发生。 →ⅱ. BCC金属仅在室温或受冲击时发生。 →ⅲ. HCP金属较容易发生孪生。  第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 (C）滑移和孪生 滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向进行，产生塑性变形。  孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进行时发生  滑移→原子移动的相对位移是原子间距的整数值→不引起晶格位向的变化；孪生→原子移动的相对位移是原子间距的分数值→孪晶晶格位向改变→促进滑移  孪生产生的塑性变形量小（≤滑移变形量的10％）， 但引起的晶格畸变大。 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首页  Engineering Materials      MAT,SWJTU 教程首页 (二）、实际金属（多晶）的塑性变形 主要影响因素：晶界、晶粒和位向 （A）晶界：  ⅰ.滑移的主要障碍：原子混乱排列区，较不规则→缺陷、杂质集中。滑移不能从一个晶粒直接延续到另一个晶粒中去。 ⅱ.协调变形：晶界自身变形→以维持相邻晶粒变形保持连续。 位错塞积——位错运动到晶界附近，受到晶界阻碍而堆积起来。 第二篇 工程材料的结构与性能控制  结束放映 下一页 上一页  本章首

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