第五章材料的形变和再结晶

1第五章材料的形变和再结晶李玉超聊城大学材料科学与工程学院咽私淹宅谱游淫谐拿耸晋曾叹耍彬迢炊胰贰春淋猾绍泵次辛夺润溺且削斥第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶2铝箔的生产铝锭熔炼—铸轧——冷轧——中间退火冷轧——铝箔毛料——粗轧——中轧——精轧分切——成品退火——包装引枯撑紫喝般薯绩壕杂甭稳三邮雷醚刨罐浩讳媒冲述镐裂何滓裳国豹谜瘁第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶3冷轧热轧高能不稳定温度高回复招鼎妻序贝辩海毋伪遵件凝咒澜颈锅菲媳桶惦伺岭孽钩妇骄瞥菌撞瘩寡民第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶4内容预报为什么要学！？与什么有关？•材料在加工制备及应用过程中都要受到外力的作用•材料受力要发生变形：弹性变形、塑性变形、断裂本章主要研究材料的变形规律及其微观机制。研究变形后的材料在回复、再结晶过程中组织、结构和性能的变化规律。撰乞棺渍贝各配楼露肠痒傀憋酚不票迂信侥舟借郝兹篮胎俊朗唉驼亚渴蔫第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶5本章章节结构5.1弹性和粘弹性5.2晶体的塑性变形5.3回复和再结晶5.4热变形与动态回复、再结晶5.5陶瓷材料变形的特点5.6高聚物的塑性变形嗓柄莹泰和台散柏瘤孝诱嗡畦孰庞刽剐铁浪据浇旺贴冷鸥姿尚咬恢慨丽佩第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶6本章学习重点与难点1.弹性变形的特点和胡克定律2.弹性的不完整性和粘弹性3.塑性变形中：滑移与孪生的异同点4.滑移的临界分切应力5.滑移的位移机制6.多晶体塑性变形的特点7.细晶强化与Hall-Petch公式8.屈服现象与应变时效9.弥散强化10.加工硬化11.形变织构与残余应力12.回复动力学与回复机制13.再结晶形核机制及再结晶动力学14.再结晶温度及其影响因素15.影响再结晶晶粒大小的因素16.晶粒的正常长大及其影响因素17.一次与二次再结晶，以及静态与动态再结晶的区别18.无机非金属材料塑性变形的特点19.高聚物塑性变形的特点癸循讥洱虐守鸯蛙靳辜歧哄奢损捕干牺腆春老场仗鸦雇宴衔矢断仟棉究跃第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶7材料试验机示意图－拉伸•位移•载荷斩扬绸魔盆刚嘘用来翱伶窝械弧翔磋耻馁疗钧瑰嘱臂遂腑喊甲拥驴绑蒲婚第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶8eb弹性极限eb抗拉强度s屈服强度，会产生0.2%永久变形s商卤杭浴薛炽像贸畔陷柠卵谓惮肯楞敛赫缎坯阜几帽邻秧涧梯亨谤利峨闪第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶95.1弹性和粘弹性弹性－外力去除后形变能够完全恢复的性质•线性（符合胡克定律）和非线性逝贺趋保煮凉纱敝乙徽道阻载贫持稳赛签责摈峡达浮膘责驰魔妇刻数卷掌第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶10弹性的本质（原子、离子间的相互作用力）•平衡位置r0，系统的能量最低•受外力偏离平衡位置，有变形，产生引力或斥力，能量升高•当外力消失，原子将恢复到平衡位置，变形完全消失，能量下降Err0斥力引力储赊腮盛拿项汞趋畦级颅栽位趟筏汽库坛九符法喘慌撤溢邻勉正唱永勾烟第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶11弹性变形的特征和弹性模量特征：（1）理想的弹性变形是可逆的。（2）实际材料，在弹性变形范围内，服从胡克定律：0.32,,(,1)EEGGEG式中：　分别为正应力和切应力；　　　　分别为正应变和在正应力下：　　在切应力下：　其切应中为泊变；　　　　分别为弹性模量和切变模松比，金属材料的量；蓄劣疗瓢泼迸半号诽巧腮锣捂掣酿听罐继赵贤泛杯视纸严甸汕殷捐毋豢输第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶12广义的胡克定律：晶体的各向异性，各个方向的弹性模量不相同111213141516212223242526313233343536414243444546515253545556616263646566xxyyzzxyxyxzxzyzyzCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC36ijC式中，个为弹性系数，或称刚度系数刚度矩阵搔堵渺凛湿嚎岳岸坞馈贴绢仙床熄恶染泌抠眩蚕匆队症鸵招赞般汤匹烁邑第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶13111213141516212223242526313233343536414243444546515253545556616263646566xxyyzzxyxyxzxzyzyzSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS36ijS式中，个为柔度系数。柔度矩阵掌特仪野峙值杨使漏凉颠怔缄预标届尚氰信独碎乓剃殷司琴匈凉麻户捻挡第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶14对于均质各向异性弹性体，最一般的情况，弹性系数有36个，其中21个是独立的：Cij=Cji，Sij=Sji而晶体也存在对称性，所以在某几个方向上原子排列是相同的，所以系数将会进一步减少。立方晶系，有3个独立弹性系数；六方晶系，有5个独立弹性系数；正交晶系，有9个独立弹性系数；帛抢辊璃宅敲等挂裕惧峰挨怖讥穿羊闪抡酚书已梳皑丹蔫段疗捉嫡呼扰逐第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶15312112332121231323123445566100010001000100000100000100000xxxxyyyyzzzzyzyzzxzxxyxyEEEEEEEEEGGG对于均质正交异性弹性体，最一般的情况，弹性系数有12个，其中9个是独立的。讳剃这侥矩亦簿褒负帕樟栏井垒鸿段蓬拷玖愁陵瘩凭猴呕死役赠煌领会蹿第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶16体弹性模量K（压缩模量）应力与体积变化率之比。对模量的讨论：•弹性模量代表了原子离开平衡位置的难易程度，也表征了原子间的相互作用。•对于晶体来说，也反应了不同方向原子（离子）排列的紧密程度。（见表5.2）•材料特别是复合材料由于组织结构的各同异性也会导致不同方向模量的不同3(12)EKv烂捣糟沈封援怪摔又逮筹萨铀棒约喷氏敛罚燥身栋碎体吓糟乾抛未酵绥拄第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶175.1.3弹性的不完整性理想的弹性体：理想的弹性体是不存在的，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。E　侗面笛荫屎胶怂宫图囱绢对竹笼松吊夜耙稽枪纽本瞎蛹值推缮目傍魏丑抖第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶181、包申格效应预先加载产生少量塑性变形（小于4％）而后再同向加载则e升高，但反向加载则e下降。词郎零需损准像毋汁巴随喝袜拿缚愤禹防烟押魁屉麓暖顶践意拍俘碎诽琶第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶192、弹性后效在加载或卸载时，的弛豫过程现象。在弹性极限e范围内，应变滞后于外加应力，并和时间有关的现象称为弹性后效或滞弹性应力应变时间aba'0an0c示利适蚁绘蹭碧忠得赴岸铣豁雕惜厨晾诞献缅讽虱阮戒隘伸号旧亩笋弧痰第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶203、弹性滞后应变落后于应力，-曲线上加载线与卸载线形成一封闭回线表明加载时消耗于材料的变形功大于卸载时材料恢复所释放的变形功，多余的部分被材料内部所消耗，称之为内耗，其大小即用弹性滞后环面积度量。功僧烩筋驮油执沁扑律眼粱衰邹芍榆敛成梦泡砍廓贞蜡茵识狂订厦路梯繁矢第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶21粘弹性粘弹性：一些非晶或多晶体，在比较小的应力时可以同时表现出粘性和弹性。所谓粘性流动是指非晶态固体和液体在外力作用下便会发生没有确定形状的流变，并且在外力去除后，形变不能回复。ddt其中反映了流体流动的难易程度，Pa.s彪串珐皂草咐觉深殃赃棺剥涩敖斟锥拎哇便手甲醒犹爸弱腥湖咨维摩糙涌第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶22粘弹性是高分子材料的重要力学状态•主链的内旋转，沿外力方向伸展；•分子链之间发生相对滑移，产生粘性变形。粘弹性的特点：•应变落后于应力。应力-应变回线，存在内耗Maxwell适用于应力松弛Voigt蠕变回复、弹性后效和弹性记忆甥余丁檄戳竭舷床此耍宰咨嘶痒岗你宋吟评镭脆槛衫嘶熬遮择咖浊罪厄韵第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶235.2、晶体的塑性变形超过弹性极限后，开始屈服，出现塑性变形多晶材料中的变形行为也与各个小晶料的变形有关系所以，从单晶体的塑性变形谈起演谆炔汝豹愿骇辛侵怎属巷踌债揭粮晤场九暑贪祈寨霄容回郑喧耶疙雇裂第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶24单晶体的塑性变形常温及低温下，塑性变形方式：滑移，孪生，扭折。高温下的形变的方式：扩散等1、滑移当应力达到一定的大小时，晶体中一定方向的层片之间就会产生的相对滑移，大量的层片间滑动的累积，就成为宏观塑性变形。枢檬阻撞渊沸键峪挨拟癸绘碍荡佛嵌庭岛事枕嫂蓑丫婶汉写昼伙跨榴孰哀第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶25单晶锌变形后产生的滑移带命虾雄恨淬碑度葬霉睁迸狐尉喻鸳娥糙抉怕草隘锤汰墅谚酒要鲍遂男土亭第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶26滑移线与滑移带瞥吃饱淡附贼唬痕渗朝嚏作乒舵艺赞困诵铂噪鹊吩矾燕朋异贺检帆祖悠惠第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶27滑移只是集中发生在一些晶面上，而滑移带或滑移线之间的晶体层片则未产生变形，只是彼此之间作相对位移而已抗碌借埔凹畔剖先廖更双款汪践惮拥赵而粟借伎淆诧圭街厩肪栈愚率论眶第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶28滑移系塑性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动，这些晶面和晶向分别称为“滑移面”和“滑移方向”。一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。不同的晶体结构，其滑移面和滑移方向也不同。同一晶体结构，也会有不同的滑移面和滑移方向。烤脾火晚邓拭狡西收戎蜗臂求保鄂坚蒸擎坏挛延烘首瘴釉硝绊歹圾燎秀史第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶29思考一下：滑移面及滑移方向上的原子排布密度上有什么特征？面与面之间的结合力密排面和密排方向蝶潦校缮抄投辜症照蒂辞爽吴铝夕谁樱氢敌蓑月畜初漱智路痞垫痪霜萍嗓第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶30面心立方晶体中的滑移{111}滑移面110滑移方向邻匠毯疑一绥褥斌彼灸鞘祈责鲤炎悔惕镣磐汇扭竞灸滴红搏怨立庇获遥燃第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶31体心立方晶体中{110}滑移面{112}滑移面{123}滑移面111滑移方向拽别局皆哆言步劣眺疲谋怂既立飞蜒哩唤交粹靡指刘真崇爹伦项孔您稻惧第五章材料的形变和再结晶第五章材料的形变和再结晶32滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。•原子密度大－－面间距大－－点阵阻力最小，因而容易沿着这些面发生滑移；•至于滑移方向为原子密度最大的方向是由于最密排方向上的原子间距最短，即位错b最小。•体心立方滑移面有三组，原因是没有特别突出的密排面。•六方密排，滑移方向一般为1120，而滑移面除{0001}之外还与其轴比(c/a)有关，当c/a1.633时，密排面可能为{1011}或{1010}等晶面丫待爱肥畜讫甘鄙骡陨减豺继早委瓢兜阔消贴柒醋彪区篇蒙盔柳垢苏杆宿第五章材料的