一.概述
二.对塑性变形的认识过程
三.塑性变形的本质
四.简述多晶体塑性变形

一. 概述

1.定义 :在外力除去后变形不能回复的叫塑性变形.

2.度量其大小有用延伸率和断面收缩率来度量

工程上区别脆性,塑性

  塑性材料

  脆性材料

3.影响因素:

①温度    塑性变好

②加载速度

二.对塑性变形的认识过程

最早对塑性变形的认识过程起始于单晶的拉伸试验

                                            滑移   slide (占90%）

产生塑性变形的方式

                                            孪生   twin(占10%）

1.滑移

定义:警惕在外力作用下,其中一部分沿着一定晶面和这个        晶面上的一定方向,对其另一部分产生的相对移动.

2.滑移的晶体学条件

①几何条件: 滑移沿密排面进行

②静电条件:对于离子晶体和共价晶体,滑移过程中不应遇            到同号离子的斥力作用.

③滑移系的概念:

滑移面与滑移方向的组合称为滑移系

3.临界分切应力

对于单晶固定(为临界分切应力) 变化固定σs（屈服应力）也变化，故研究单晶没有意义  

 

图3.12  在单晶体某滑移系上的

分切应力

三.塑性变形的本质

1.理论剪切强度

    :切变模量

Orowan修正了   值为

实际发生塑性变形时,τ比小2~3个数量级造成这一差别的原因在于假设条件的差异,计算理论剪切强度时假定两排原子是刚性滑移,而实际过程并不是这样,而是位错运动的结果.

2.位错运动理论  dislocation

①定义:线状缺陷

②位错的类型

                                                                                            正

 

刃位错（edge  dislocation)

                                                                                            负

                                                                                            右

基本类型                  螺位错（screw  dislocation)

                                                                                            左

                                混合位错（screw  dislocation)

③位错造成畸变的度量

柏格斯矢量  

④柏格斯矢量与位错线的几何关系

刃位错: 位错线

 

螺位错: 位错线

滑移面:由位错线与柏格斯矢量组成的面

刃位错只有唯一一个的滑移面，对于螺位错，凡通过位错线的晶面，都是滑移面，有无数个.

⑤柏格斯矢量的守恒

a.一个位错沿其长度各柏氏矢量相等

为错在晶体内运动或者改变方向其柏氏矢量不变，即一个位错只有唯一的一个矢量，一个位错的形态可以是刃性，螺形或混合型，只要看位错线与柏氏矢量之间的角度怎样。

b.位错线不能在晶体内部中断，因此，它只能露出晶体表面，或接于其他位错。

c.当数个位错交于一点时，指向节点的柏氏矢量等于离开节点的位错的柏氏矢量。

⑥晶体内位错数量的表征

a.       单位体积内位错线的长度

b.       单位面积上位错线的露点数

c.       ⑦位错的宽度

错排最大量1/4 处为位错的宽度

位错的宽度是衡量畸变的集中程度的量，离子晶体中位错宽度窄，要对整体性好，金属晶体宽度大，要求对整体性不高。位错可以销毁，可以增值。

⑧位错存在为何容易滑移

         

图2.8  完整晶体中原子排列及其势能曲线

                      无位错                                                                有位错

正常原子滑移需越过势垒H

位错处，越过能量势垒h

有外切力时为h’时，h’﹤h

位错除滑移外，还可以产生攀移，由于热运动，原子之间扩散，空位扩散到位错处，使位错上移，杂质离子扩散到位错处，使位错下移。

⑨位错运动的阻力         派—纳力

只与柏氏矢量和位错宽度有关

都是表征位错造成畸变程度的物理量

是一个总的畸变量

是错排最大量  处的畸变宽度，表畸变的集中程度

⑩位错增殖机理

宏观上观察到的变形，是无数位错运动的结果。因此，要表现出塑性变形，必须有位错增殖的机理。

a. Frank-Read源

 位错线在空间三维分布，必须有位错线交割

 位错线与点缺陷的交点

b.位错源的运动过程

c.位错增殖的受力过程

：单位位错线受力

：外切力

L:晶体移动距离

b:变形大小                              

 

                                                                                   T       
                       

                                        R

开动Frank-Read源最大的切应力

从受力情况分析，可以得出以下结论：

a.被钉住位错线的长度越长（长），开动的应力越小，如合金钢，在钢中加合金元素，使钉住的位错线变短，增大使钢的强度提高。

b.该材料的切变模量越大，开动它需要力越大。

c.柏氏矢量越大，开始位错需要的力越大。

3、孪生

  ①定义：

  孪晶：以共格晶面（晶面）相连接，呈镜面对称的一对晶体的合称.

  孪生：以产生孪晶方式进行切变变形的过程。

  ②与位错滑移的异同点

不同点 ：ⅰ）滑移不改变晶体结构和取向

孪生不改变晶体结构，改变了晶体取向

ⅱ）孪生切变量是b 的一个分数

    滑移切变量是b 的整数倍

ⅲ）孪生切应力大，如     发生孪生是滑移切  应力的2个数量级

                                                    

滑移

孪生

ⅳ）孪生的晶体学条件更严格

相同点 ：ⅰ）都不改变晶体结构

ⅱ）都是位错运动

孪生过程实际就是“部分位错“的运动，不同的柏氏矢量的位错相继扫过孪生面。

二者的关系：

    变形首先由滑移完成，到一定程度滑移困  难时，产生孪生。由于取自改变后，切应力又容易使位错进行，滑移开始。在整个塑性变形过程中，二者是相互协同完成的。

对于对称性差的晶体，可能首先产生孪生，然后再进行滑移，但以孪生为主。 

孪生发生切变变行占变形总量的10%。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、多晶体塑性变形

 1、多晶与单晶构造上的区别       

 2、多晶体塑性变形过程           

金属---协调滑移

陶瓷---位错赛积                        

3、位错赛积

    ①位错在障碍物前的有序排列

    ②位错赛积所形成的应力集中

    ③晶粒尺寸对塑性变形的影响

位错形成的应力场

（同号位错间斥力）  位错间距离

设单位长度位错的向前移，做的功

大，容易引起晶粒中位错的滑移。

的大小取决于位错的个数（在外加应力一定情况下），而位错的个数又与位错源距离有关，采取细化晶粒法。使N减少，也就是使  变小，难以达到产生塑性变形时的   值，故晶体   提高，强度提高。

4、产生协调滑移对位错数量的要求

根据很多人的研究结果，每个晶粒有5个独立的滑移系时，才能产生协调滑移。

对于耐火材料，塑性最好，有5个独立的滑移系（高温时）

5、晶界对于多晶体塑性变形的作用

   晶界通过对传达应力集中将应力传到第二个晶粒上，协调相邻晶粒间的变形过程。缺点是阻止位错滑移到晶界外