《材料科学基础》课程教学课件（PPT讲稿）材料的形变与再结晶 5.2.1 单晶体的塑性变形 5.2.2 多晶体的塑性变形 5.2.3 合金的塑性变形

5.2晶体的塑性变形5.2.1单晶体的塑性变形5.2.2多晶体的塑性变形5.2.3合金的塑性变形5.2.4塑性变形对材料组织和性能的影响

5.2 晶体的塑性变形 5.2.1 单晶体的塑性变形 5.2.2 多晶体的塑性变形 5.2.3 合金的塑性变形 5.2.4 塑性变形对材料组织和性能的影响

5.2.1单晶体的塑性变形应力超过弹性极限，材料发生塑性变形，产生不可逆的永久变形正应力一弹性变形滑移单晶体受力，外力在晶面上分解>李生切应力一塑性变形福扭折切应力作用下的变形外力在晶面上的分解锌单晶的拉伸照片

5.2.1 单晶体的塑性变形 应力超过弹性极限，材料发生塑性变形，产生不可逆的永久变形 单晶体受力，外力在晶面上分解 外 力 在 晶 面 上 的 分 解 切 应 力 作 用 下 的 变 形 正应力→弹性变形 切应力→塑性变形 锌 单 晶 的 拉 伸 照 片 滑移 孪生 扭折

滑移·切应力作用下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位移·不破坏晶体内部原子排列规律性AtomichShearstressplanesaTSlipplane纯铁变形滑移线滑移线：晶体表面产生的小台阶一电镜可见滑移带：一系列相互平行的滑移线集合一光镜可见铜中的滑移带~1000滑移带工原子间旺100原子间距滑移线10000原子间距

滑移 • 切应力作用下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位移 • 不破坏晶体内部原子排列规律性 滑移线：晶体表面产生的小台阶 → 电镜可见 滑移带：一系列相互平行的滑移线集合 → 光镜可见 铜中的滑移带 纯铁变形滑移线

滑移系滑移面十其上的一个滑移方向=一个滑移系·滑移系的个数：（滑移面个数）×（每面滑移方向的个数）滑移系愈多，滑移空间取向愈多，容易进行一塑性越好·滑移面和滑移方向往往是晶体中的最密排面和最密排晶向最密排面晶面间距最大，原子结合力最三种常见金属晶体结构的滑移系晶体体心立方结构面心立方结构密排六方结构结构(110)(0001)滑移面(110)(111)10001(111)滑移(111)(110)(1120)方向滑移系6x2=124×3=121x3=3数目

滑移系 滑移面 + 其上的一个滑移方向 = 一个滑移系 • 滑移系的个数:（滑移面个数）×（每面滑移方向的个数） 滑移系愈多，滑移空间取向愈多，容易进行 →塑性越好 • 滑移面和滑移方向往往是晶体中的最密排面和最密排晶向 最密排面晶面间距最大，原子结合力最弱

临界切应力滑移在切应力的作用下发生，产生滑移的最小(分)切应力F法线10滑移方向W/cusdFcospcosaALF0.1000.10.30.50.3+ 90°cOsPCOsAg=0'表5-2高纯度金属晶体室温滑移系及临界分切应力TiAICuNiFeNbMgAg金属(0001)(110)(110)(1010)1011)(111)(111)(111)(111)滑移面滑移方向13.733.80.813.920.470.790.985.6827.444临界分切应力，MPa

临界切应力 滑移在切应力的作用下发生，产生滑移的最小(分)切应力  cos cos A F =

※70MPa的应力作用在fcc晶体的[001]方向上，则作用在(111)[101]和(111)[110]滑移系上的分切应力为多少？※fcc晶体沿着[001]方向拉伸可以有几个滑移系？沿着[111]方向拉伸可以有几个滑移系？※铝单晶（fcc结构)在室温下的临界分切应力t.=7.9×105Pa，沿着[123]方向拉伸引起该样品屈服所需要施加的应力为多大？

※ 70MPa的应力作用在fcc晶体的[001]方向上，则作用在 和 滑移 系上的分切应力为多少？ (111)[101] (111)[110] ※ fcc晶体沿着[001]方向拉伸可以有几个滑移系？沿着[111]方向拉伸可以有几个滑 移系？ ※ 铝单晶(fcc结构)在室温下的临界分切应力τc=7.9 ×105Pa，沿着[123]方向拉伸引 起该样品屈服所需要施加的应力为多大？

滑移的位错机制滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的福临界位错分切应力正比于exp(-d/b）B位错滑移时核心能量的变化

滑移的位错机制 滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的 临界位错分切应力正比于exp(-d/b)

李生切应力作用下晶体一部分沿一定晶面（李晶面）和一定方向（李生方向）相对于另一部分作均匀的切变所产生的变形→形成李晶华生区场李品面（111）李晶面[112]李生方向李晶形成：·变形李晶：机械变形产生的李晶·生长李晶：自气态，液态，或固体中长大时形成·退火李晶：形变金属在其再结晶过程中形成

孪生 切应力作用下晶体一部分沿一定晶面(孪晶面)和一定方向(孪生方向)相对于另 一部分作均匀的切变所产生的变形 →形成孪晶 孪晶形成： • 变形孪晶：机械变形产生的孪晶 • 生长孪晶：自气态，液态，或固体中长大时形成 • 退火孪晶：形变金属在其再结晶过程中形成

滑移李生相同点1切变；2沿一定的晶面、晶向进行；3不改变结构不改变晶体位向改变，形成镜面对称关系位移量滑移方向上原子间距整数倍，较大小于李生方向上的原子间距，较小不中同点对塑变贡献很大，总变形量大有限，总变形量小变形应力有一定的临界分切压力临界分切应力远高于滑移变形条件一般先发生滑移滑移受阻区表面的滑移台阶摊李晶面?晶轴保持直线晶轴改变位向李晶区域a)b)图8-9滑移与李晶的识别a）滑移造成表面台阶b）李晶形成表面浮突

滑移 孪生 相同点 1 切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；3 不改变结构 不 同 点 晶体位向 不改变 改变，形成镜面对称关系 位移量 滑移方向上原子间距整数倍，较大 小于孪生方向上的原子间距，较小 对塑变贡献 很大，总变形量大 有限，总变形量小 变形应力 有一定的临界分切压力 临界分切应力远高于滑移 变形条件 一般先发生滑移 滑移受阻区

扭折·既不发生滑移也不发生李生区域，外力超过某临界值时晶体产生局部弯曲上下界面由符号相反两列刃型位错构成，每一弯曲区由同号位错堆积而成李生+扭折学贴李生切变方间李晶扭折带

扭折 • 既不发生滑移也不发生孪生区域，外力超过某临界值时晶体产生局部弯曲 • 上下界面由符号相反两列刃型位错构成，每一弯曲区由同号位错堆积而成 孪生+扭折