单晶体的塑性变形

2016-04-20 - 落跑甜心

   工业用金属材料大多是由多晶体构成的,要说明多晶体的塑性变形,必须首先了解单晶体的塑性变形。

    实验证明,晶体在正应力作用下,只能产生弹性变形,并直接过渡到脆性断裂,只有在切应力作用下才会产生塑性变形。单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的,即晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。要使晶体产生滑移,作用在晶体上的切应力必须达到一定的数值。当原子移动到新的平衡位置时,晶体就产生了微量的塑性变形,大量晶面上滑移的总和,就形成了宏观上的塑性变形。

单晶体的塑性变形   一般来说,滑移是沿原子排列最密集的晶面及原子排列最密集的方向进行的,分别称为滑移面和滑移方向。

金属因晶体结构不同,其滑移面和滑移方向的数量是不同的,所以金属的塑性存在着差异。滑移面和滑移方向的数量越多,金属的塑性就越好。

单晶体的塑性变形   研究表明,晶体滑移时,并不是一部分相对于另一部分沿滑移面作整体移动。

如果是整体移动,那么,需要克服的滑移阻力是十分巨大的。实际上滑移是借助于晶体中位错的移动来进行的示。在切应力的作用下,通过一条位错线从滑移面的一侧移动到另一侧,便产生了一个原子间距的滑移,这只需要位错线附近少数原子作微量移动,而且移动的距离小于一个原子间距。大量的位错移出晶体表面,就产生了宏观上的塑性变形。因此。通过位错移动来实现滑移,所需克服的滑移阻力很小,滑移容易进行,这与实际测量的结果是一致的。

单晶体的塑性变形   单晶体在滑移变形时还伴随着晶面的转动。

晶体受拉伸产生滑移变形时,拉伸轴线将逐渐偏移。由于实际拉伸时夹头的限制,拉伸轴线方向不能改变,造成晶体中的晶面不得不作相应的转动,结果使滑移面逐渐趋向与拉伸轴线平行的方向。材料力学证明,与拉力成45°角的截面上分切应力数值最大,有利于滑移的进行。因此,与拉力成45°角的滑移面上最先产生滑移,随着晶面的转动,该滑移面上的滑移逐渐停止,原来处于其他位向的滑移面转到了与拉力成45°角的方向上而参与滑移。这样,晶体中的滑移有可能在更多的滑移面上进行,结果使晶体均匀地变形。

单晶体的塑性变形   单晶体的另一种塑性变形方式是孪生。

孪生是指在切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面(孪晶面)及晶向(孪生方向)产生剪切变形。孪生变形与滑移变形的区别主要有:孪生变形使一部分晶体发生均匀的切应变,滑移变形则集中在一些滑移面上;孪生使晶体变形部分的位向发生了改变,滑移变形后晶体各部分的位向不发生改变;孪生变形时原子沿孪生方向的位移量是原子间距的分数值,滑移变形时原子沿滑移方向的位移量则是原子间距的整数倍;孪生变形所需切应力的数值比滑移变形的大,只有在滑移很难进行的情况下才发生孪生变形。

单晶体的塑性变形

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