《材料物理性能》课程教学课件（讲稿）第一章 无机材料的受力形变 1.3 无机材料中晶相的塑性变形 1.4 高温下玻璃相的粘性流动

1.3无机材料中晶相的塑性变形 塑性（Plasticity): 材料在外力去除后仍保持部分应变而不能恢复的特 性 。 延展性(Ductility): 材料发生塑性形变而不断裂（破坏）的能力 ·无机材料的致命弱点是在常温时没有延展性。 含ce0,的四方zro,多晶陶瓷在应力超过一定值后，表现出 很大的塑性变形。原因是四方zro2相变为单斜zr02,称为 相变塑性或超塑性

1.3 无机材料中晶相的塑性变形 • 塑性（Plasticity）： 材料在外力去除后仍保持部分应变而不能恢复的特 性 • 延展性（Ductility）： 材料发生塑性形变而不断裂（破坏）的能力 • 无机材料的致命弱点是在常温时没有延展性。 • 含CeO2的四方ZrO2多晶陶瓷在应力超过一定值后，表现出 很大的塑性变形。原因是四方ZrO2相变为单斜ZrO2 ，称为 相变塑性或超塑性

塑性形变 在足够大的剪切应力τ作用下或 温度T较高时，材料中的晶体部 分会沿着最易滑移的系统在晶粒 内部发生位错滑移，宏观上表现 为材料的塑性形变。 晶体塑性形变两种基本形式： 滑移和孪晶

塑性形变 • 在足够大的剪切应力τ作用下或 温度T较高时，材料中的晶体部 分会沿着最易滑移的系统在晶粒 内部发生位错滑移，宏观上表现 为材料的塑性形变。 • 晶体塑性形变两种基本形式： 滑移和孪晶

轴 李晶区 反映面 晶 (a)滑移 (b)孪晶 图1-10晶体的滑移示意图

（a）滑移 (b) 孪晶 图1-10 晶体的滑移示意图

(a)滑移 (b)李晶 滑移和孪晶的高倍形貌

滑移和孪晶的高倍形貌 （a）滑移 （b）孪晶

1.3.1晶格滑移 ·滑移是指在剪切应力作用下晶体一部分相对 于另一部分发生平移滑动。 ● 在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观裂纹， 并构成滑移带

1.3.1 晶格滑移 • 滑移是指在剪切应力作用下晶体一部分相对 于另一部分发生平移滑动。 • 在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观裂纹， 并构成滑移带

1、晶体滑移的条件 。 1、几何条件：滑移一般发生在晶面指数小、原 子密度大的晶面（主要晶）面和晶面指数小的晶 向（主要晶向)上。 ·(1)由于晶面指数小的面，面间距越大，原子 间的作用力越小，易产生相对滑动。（2)晶面 指数小的面，原子的面密度大，滑过滑动平面使 结构复原所需的位移量最小，即柏氏矢量小，也 易于产生相对滑动。 例如：NacI型结构的离子晶体，其滑移系统包括{110}晶 面和{10}晶向等

1、晶体滑移的条件 • 1、几何条件：滑移一般发生在晶面指数小、原 子密度大的晶面（主要晶）面和晶面指数小的晶 向（主要晶向）上。 • （1）由于晶面指数小的面，面间距越大，原子 间的作用力越小，易产生相对滑动。（2）晶面 指数小的面，原子的面密度大，滑过滑动平面使 结构复原所需的位移量最小，即柏氏矢量小，也 易于产生相对滑动。 例如：NaCl型结构的离子晶体，其滑移 系统包括{110}晶 面和{1ī0}晶向等

2、静电作用因素：同号离子存在巨大的 斥力，如果在滑动过程中相遇，滑动将 无法实现。 满足滑移的静电作用条件，但柏氏矢量大 一·一一满足滑移的静电作用条件柏氏矢量小 一·一一一不满足滑移的静电作用条件

2、静电作用因素：同号离子存在巨大的 斥力，如果在滑动过程中相遇，滑动将 无法实现

(a)在{110面族上 (b)在1001面族上 图1.11岩盐型结构晶体沿1101方向的平移滑移

（a）在{110}面族上 （b）在[100] 面族上 图1.11岩盐型结构晶体沿[110]方向的平移滑移

2、临界分解剪切应力 。 对晶体施加一拉伸力或压缩力，都会在滑 移面上产生剪应力。由于滑移面的取向不 同，其上的剪应力也不同。 ● 以下以单晶受拉为例，分析滑移面上的剪 应力要多大才能引起滑移，即临界分解剪 切应力

• 对晶体施加一拉伸力或压缩力，都会在滑 移面上产生剪应力。由于滑移面的取向不 同，其上的剪应力也不同。 • 以下以单晶受拉为例，分析滑移面上的剪 应力要多大才能引起滑移，即临界分解剪 切应力。 2、临界分解剪切应力

2、临界分解剪切应力 如图1-12表示截面为A的圆柱单晶，受拉力，在滑移面上滑移方向 发生滑移 ●由左图可知， 滑移面上F方向的应力为： N =Fcos中/A A/coso 滑移方向十 滑移面 ●此应力在滑移方向上的分 剪应力为： t=cosλFcosΦ/A

滑移面 滑移方向 F F A ø λ N 如图1-12表示截面为A的圆柱单晶，受拉力，在滑移面上滑移方向 发生滑移 2、临界分解剪切应力