北航物理冶金原理7-塑性变形与回复再结晶

1、New MaterialsProcessing Innovationss ss s ses sbd dStress, MPaMetallicCeramicStrain, %s ss s ses sbd dStress, MPa滑移滑移 Slip 孪晶孪晶 Twining 滑移滑移 Slip 滑移现象滑移现象滑移的本质及滑移系滑移的本质及滑移系滑移变形的特点滑移变形的特点 滑移滑移Slip Slip Steps on an Aluminum Single-Crystal Surface 滑移与滑移系滑移与滑移系 Slip and Slip Systems l滑移面滑移面 111：4个独立的滑移面

2、个独立的滑移面l滑移方向滑移方向：3个独立滑移方向个独立滑移方向/面面l滑移系数目：滑移系数目：4312个（单滑移方向多）个（单滑移方向多）l晶带还有晶带还有112及及123两个晶面族！两个晶面族！l112 12个个l12324个个l但每个滑移面上但每个滑移面上只有一个滑移方只有一个滑移方向向！l滑移面滑移面 110：6个独立的滑移面个独立的滑移面滑移方向滑移方向：2个独立滑移方向个独立滑移方向/面面滑移系数目：滑移系数目：6212个（滑移方向少）个（滑移方向少）l110每个每个面上有两个滑面上有两个滑移方向移方向l112 12个个l12324个个每个滑移面上只每个滑移面上只有一个滑移方有一个

3、滑移方向向！I: Single-Slip Stage加工硬化指数很低加工硬化指数很低II: Multi-Slip Stage加工硬化指数很高加工硬化指数很高III: Cross-Slip Stage (Dynamic Recovery Stage)加工硬化指数随变形增加工硬化指数随变形增加而降低加而降低FCC单晶塑性变形单晶塑性变形三阶段的位错机制三阶段的位错机制BCCTTcs晶界s晶内sToC激光材料加工与表面工程实验室激光材料加工与表面工程实验室 Laboratory of Laser Materials Processing and Surface EngineeringBEIHANG

4、UNIVERSITYSubstitutional Solid SolutionInterstitial Solid Solution1、固溶体类型、固溶体类型2、原子尺寸差、原子尺寸差3、晶体结构、晶体结构4、电化学性质、电化学性质5、元素固溶度、元素固溶度应变应力Particle Size (d)高层错能高层错能 中层错能中层错能 低层错能低层错能正常晶粒长大正常晶粒长大Normal Grain Growth:Driving Force: 相邻晶粒内能差相邻晶粒内能差 Strain Energy 高应变晶粒缩小消失、低应变晶粒长大高应变晶粒缩小消失、低应变晶粒长大 Grain Boundar

5、y Energy 小晶粒缩小消失、大晶粒长大小晶粒缩小消失、大晶粒长大表面自由能：表面自由能：表面曲率引起的晶粒内部附加压力表面曲率引起的晶粒内部附加压力2s2s sin(dq q/2) = D DP R dq q D DP = s s/R由于表面自由能的由于表面自由能的驱动：驱动：小晶粒小晶粒缩小、大晶粒缩小、大晶粒长大长大Cross Slip and Dynamic RecoveryCellular Dislocation Structurel 超塑变形机理：超塑变形机理： 无变形晶内滑移无变形晶内滑移 变形后仍保持等轴晶变形后仍保持等轴晶 晶粒转动、晶界滑动晶粒转动、晶界滑动l超塑变形的特点：超塑变形的特点：塑性很高，延伸率几百到几千塑性很高，延伸率几百到几千无弹性变形、无回弹、无弹性变形、无回弹、变形抗力很低、高精度、高光洁度变形抗力很低、高精度、高光洁度小吨位压力机（气涨成形）、