《塑性变形物理本质》课件

《塑性变形物理本质》ppt课件REPORTING2023WORKSUMMARY目录CATALOGUE引言塑性变形的微观机制塑性变形的力学行为材料对塑性变形的影响塑性变形过程中的物理现象塑性变形的应用PART01引言塑性变形：金属在切应力的作用下发生不可逆的永久变形。塑性变形是金属在加工过程中常见的现象，涉及到金属内部结构的改变。塑性变形可以通过各种加工工艺实现，如轧制、锻造、挤压等。塑性变形的定义03在实际应用中，塑性变形广泛应用于航空、汽车、建筑和能源等领域。01塑性变形是金属加工和制造过程中必不可少的环节，能够改变金属的形状和性能。02通过塑性变形可以细化金属的晶粒，提高材料的力学性能和物理性能。塑性变形的重要性掌握塑性变形的物理本质、变形机制和相关理论，了解实际应用中的问题和解决方法。介绍塑性变形的相关概念、基本理论、实验方法和实际应用案例。课程目标和内容概述课程内容课程目标PART02塑性变形的微观机制位错理论是解释塑性变形微观机制的重要理论之一。位错的运动和交互作用可以导致材料在宏观尺度上表现出塑性变形的性质。位错理论位错是晶体中局部原子排列发生扭曲的区域，可以在外力作用下移动，从而引起材料的塑性变形。位错理论可以解释许多塑性变形现象，如加工硬化、应变时效等。010203晶界滑移是指在多晶体材料中，晶界在切应力作用下发生相对滑动的现象。晶界滑移可以导致材料在宏观尺度上表现出塑性变形的性质，并且对材料的力学性能有重要影响。晶界滑移与晶粒尺寸、晶界结构和晶界性质等因素有关。晶界滑移在孪生变形过程中，晶体的一部分相对于另一部分发生对称性切变，从而引起材料的塑性变形。孪生变形通常需要较大的切应力才能引发，并且对材料的力学性能有重要影响。孪生变形是一种特殊的塑性变形方式，主要发生在某些金属合金中。孪生变形ABCD动态回复与再结晶动态回复可以降低位错密度、消除应力集中，从而提高材料的塑性变形能力。动态回复是指在塑性变形过程中，材料内部微观结构发生变化的自适应调整过程。再结晶可以改变材料的晶粒结构，从而改变其力学性能。再结晶是指在塑性变形过程中，新晶粒的形核和长大过程，通常发生在较高温度下。PART03塑性变形的力学行为应力是物体受到外力作用时单位面积上的内力，分为正应力和剪切应力。应力分析应变是描述物体形状和尺寸变化的物理量，分为线应变和剪应变。应变描述应力和应变屈服准则屈服准则是描述材料开始发生屈服行为的应力状态，通常与材料的屈服点相关。应力-应变曲线应力-应变曲线是描述材料在受力过程中应力与应变关系的曲线，可分为弹性变形和塑性变形两个阶段。屈服准则与应力-应变曲线加工硬化与软化加工硬化加工硬化是指材料在塑性变形过程中强度和硬度升高的现象，通常是由于位错密度增加和晶粒细化引起的。软化机制软化机制是指材料在塑性变形过程中随着应变的增加，应力逐渐减小的现象，通常是由于动态回复和动态再结晶引起的。流动应力流动应力是指材料在塑性变形过程中所受到的应力，与应变速率和温度有关。温度影响温度对流动应力的影响表现在高温下材料的流动应力较低，低温下材料的流动应力较高。这是因为高温下原子活动能力增强，位错运动和晶界滑移更容易进行。流动应力与温度的关系PART04材料对塑性变形的影响材料的晶体结构材料的晶体结构决定了原子在空间的排列方式和排列规律，从而影响材料的塑性变形行为。例如，面心立方金属具有良好的塑性变形能力，而体心立方金属的塑性变形能力较差。晶体结构对塑性变形的影响材料的晶体取向决定了晶体的易滑移面和滑移方向，从而影响塑性变形的难易程度。在加工过程中，应尽量使材料的易滑移面与外力方向一致，以提高材料的塑性变形能力。晶体取向对塑性变形的影响晶粒越细，材料的塑性变形能力越好。因为晶粒越细，单位体积内晶界数量越多，阻碍位错运动的阻力越大，从而提高了材料的强度和塑性。晶粒尺寸对塑性变形的影响不同相的塑性变形能力不同。例如，奥氏体相的塑性变形能力较好，而马氏体相的塑性变形能力较差。因此，材料的相组成也会影响其塑性变形能力。相组成对塑性变形的影响材料的微观组织合金元素对塑性变形的影响合金元素可以改变材料的晶体结构和微观组织，从而影响其塑性变形能力。例如，加入合金元素可以细化晶粒、改变相组成等，从而提高材料的强度和塑性。杂质元素对塑性变形的影响杂质元素在材料中以固溶、化合物等形式存在，对材料的晶体结构和微观组织产生影响，从而影响其塑性变形能力。例如，杂质元素可以导致晶格畸变、降低滑移面能等，从而降低材料的塑性变形能力。材料的成分与相组成热处理对塑性变形的影响热处理是改变材料内部组织和结构的有效手段。通过合理的热处理工艺，可以改善材料的塑性变形能力。例如，通过退火、正火等工艺可以改变材料的晶粒尺寸和相组成，从而提高其塑性变形能力。工艺处理对塑性变形的影响在加工过程中，工艺参数的选择和处理方法对材料的塑性变形能力也有重要影响。例如，在轧制过程中，应选择合适的轧制温度和轧制速度，以获得最佳的加工效果和材料性能。材料的热处理与工艺处理PART05塑性变形过程中的物理现象VS塑性变形过程中会产生热量，这是由于位错运动、晶格畸变等微观机制产生的内摩擦力导致的。热传导在塑性变形过程中，由于温度梯度的存在，热量会从高温区域向低温区域传递，影响材料的温度分布和热稳定性。热效应热效应与热传导塑性变形过程中，材料内部的自由电子和离子的相对运动会产生电流，形成电效应。当材料受到外力作用发生形变时，其内部的磁通量会发生变化，产生感应电动势，形成电磁感应现象。电效应电磁感应电效应与电磁感应内应力塑性变形过程中，由于应力分布不均匀，材料内部会产生内应力。要点一要点二残余应力塑性变形后，由于内部应力的释放不完全，材料内部会保留一定的残余应力。内应力与残余应力塑性变形过程中，随着变形的增加，材料逐渐硬化，屈服点和抗拉强度提高。当变形量超过某一临界值后，材料会发生软化现象。硬化与软化塑性变形过程中，材料的韧性会发生变化。随着变形的增加，材料的韧性逐渐降低。韧性塑性变形对材料的疲劳性能产生影响。经过塑性变形的材料，其疲劳极限会降低。疲劳性能塑性变形对材料性能的影响PART06塑性变形的应用通过塑性变形将金属板料加工成各种形状的零件，如汽车覆盖件、家用电器外壳等。金属板料冲压金属拉拔与挤压金属锻造利用塑性变形将金属棒料拉长或挤压成各种管材、型材等，广泛应用于建筑、石油、化工等领域。通过塑性变形将金属坯料锻造成所需形状的零件，如发动机活塞、齿轮等。030201金属成型与加工通过塑性变形将塑料熔体注入模具中，冷却后得到各种形状的塑料制品，如家电外壳、日用品等。塑料注塑成型将塑料原料在加热状态下通过塑性变形进行压延，制成薄膜或片材，如食品包装膜、建材贴膜等。塑料压延成型通过塑性变形将塑料原料吹制成各种中空制品，如饮料瓶、洗发水瓶等。塑料吹塑成型塑料加工与成型复合材料编织将纤维材料编织成预制件，通过塑性变形加工成所需形状的复合材料构件，如体育器材、船舶等。复合材料注塑将复合材料熔体注入模具中，冷却后得到各种形状的复合材料制品，如电子产品外壳、医疗器械等。复合材料层压将多层材料叠合在一起，通过塑性变形进