单晶体滑移变形

单晶体滑移变形第1页，共11页，2023年，2月20日，星期一滑移面面积：S/cos；F在滑移面上分剪力：Fcos；滑移面上分剪应力：=Fcos/(S/cos)=(F/S)coscos在同样外应力作用下，引起滑移面上剪应力大小决定coscos的大小；滑移系统越多，coscos大的机会就多，达到临界剪切应力的机会也越多。F滑移面滑移方向S临界分解剪切应力第2页，共11页，2023年，2月20日，星期一第三节单晶体的滑移变形密排六方（hcp)晶体金属的滑移⑴理想的密排六方（hcp)晶体（c/a=1.633)的滑移系：（０００１）＜１１２０＞⑵c/a接近或大于1.633的密排六方金属(Mg(1.624);Zn(1.856);Cd(1.885))的滑移系：（０００１）＜１１２０＞．滑移系少，加工硬化速率低．⑶c/a小于1.633的密排六方金属(Ti(1.587);Zr(1.5)))的滑移系：基面已不是唯一的密排面，棱柱面｛１０１０｝和棱锥面｛１０１１｝密排程度与基面相近．棱柱面和棱锥面也是滑移面，滑移方向不变＜１１２０＞．滑移系多，加工硬化速率大．

第3页，共11页，2023年，2月20日，星期一面心立方(fcc)晶体金属的滑移滑移面：{111}；滑移方向：〈110〉特点：滑移系多，可进行单滑移、双滑移或多滑移，取决于外力轴的取向．

体心立方(bcc)晶体金属的滑移滑移面：{110}、{112}、{123}；滑移方向：〈111〉

第4页，共11页，2023年，2月20日，星期一特点：不服从Schmid定律和滑移的非对称性。不服从Schmid定律的两种表现：⑴不同温度在不同晶向上做拉力试验，当Schmid因子最大时，临界分切应力并不是最大，而且也不是常数。⑵同样晶向上拉伸与压缩的临界切应力不相等表明位错运动在正反方向上的阻力不同第5页，共11页，2023年，2月20日，星期一第四节多晶体的变形影响多晶体变形的两个因素：晶界和晶体（粒）位向晶体位向的影响晶粒间变形要协调，至少应有5个独立的滑移系。面心和体心立方金属滑移系多可满足要求5个独立的滑移系的变形协调条件。密排六方金属滑移系少，为了实现变形协调:⑴柱面和棱锥面参与滑移；⑵产生孪生变形晶界的影响⑴位错在晶界上的塞积位错运动受到晶界的阻止，在晶界前塞积，形成塞积群。位错在塞积群中的分布是不均匀的，离晶界越近排列越密。塞积群的长度L等于晶粒直径D的一半：L=D/2

第6页，共11页，2023年，2月20日，星期一设：塞积群中有n个位错，在外力τ作用下，晶界对领先位错的作用力τB，则

τB=nτ

可知在外力τ作用下在晶界附近引起的应力集中是外力τ的n倍。塞积位错产生的应力集中的作用：

①激发相邻晶粒位错源的开动，使变形由一个晶粒传播到另一个晶粒当τB在相邻晶粒滑移方向上的分切应力达到临界切应力τc时，相邻晶粒的位错源开动。

②产生生解理裂纹，松弛应力。

⑵晶界发射位错晶界除了阻碍位错运动造成位错塞集外，还可以自身发射位错。第7页，共11页，2023年，2月20日，星期一面心与体心立方金属的流变应力体心立方金属单晶体(Nb)：滑移的临界切应力随温度变化强烈温度升高到某一温度（423K）时易滑移阶段消失第二阶段硬化率不随温度变化面心立方金属单晶体(Cu)：滑移的临界切应力几乎不随温度而变化第二阶段硬化率随温度而变化由于上述差别,它们的拉伸塑性随温度的变化不同:体心立方金属:温度降低,塑性减少;面心立方金属:温度降低,塑性反而增加

第8页，共11页，2023年，2月20日，星期一第六节孪生变形形变孪晶在塑性变形中的作用⑴面心立方金属一般很难产生孪生变形，如纯铜在4K下才发生孪生变形。但低层错能的面心立方金属，如不锈钢、高锰钢等在室温下变形，可出现大量的孪晶。

⑵体心立方和密排六方金属

密排六方金属独立滑移系只有2个，为了协调变形，一般滑移和孪晶同时进行。体心立方金属，在冲击载荷及低温时易发生孪晶变形。⑶孪晶变形的特点①临界切应力随温度升高而增加；②在给定温度下，增加应变速率使流变应力减少；③加工硬化率随温度升高而增加；④引起很高的加工硬化率，由此带来高的均匀伸长率。孪晶的形核与生长

⑴细晶粒阻碍孪晶的产生：①孪晶形核需要有高的应力集中，而细晶粒产生的应力较小；②晶界是孪晶生长的障碍。⑵孪晶在高应力集中区形核，形核速度极快⑶孪晶在低应力下生长，应力-应变曲线上呈锯齿状第9页，共11页，2023年，2月20日，星期一孪晶变形机制极轴位错机制----在孪晶面上的可动不全位错绕一极轴位错连续扫过平行的孪晶面。

⑴体心立方晶体的孪晶变形过程孪晶系{112}〈111〉。在各{112}上有柏氏矢量为1/6[111]的位错，在各层上面移动，就形成了孪晶，如下图：可动位错1/6[111]，极轴位错在孪晶面法线上的分量为a/6[121]，等于孪晶面的面间距。第10页，共11页，2023年，2月20日，星期一⑵面心立方晶体的孪晶变形过程孪晶系{111}〈112〉。孪晶面就是滑移面，其上肖克莱位错a/6[112]的运动就可产生孪晶，如下图：（111）上有柏氏矢量为a/6[112]的位错，在各层上面移动，就形成了孪晶。