金属的塑性变形课件

金属的塑性变形课件目录contents金属塑性变形的基本概念金属塑性变形的基本原理金属塑性变形的力学性能金属塑性变形的工艺性能金属塑性变形的应用金属塑性变形的研究进展金属塑性变形的基本概念01塑性变形金属在受到外力作用时，通过原子间相对位置的改变实现宏观尺度上形状和尺寸变化的不可逆过程。弹性变形金属在受到外力作用时，原子间相互作用力发生变化，当外力去除后，原子间相互作用力恢复到原始状态，宏观尺度上不发生形状和尺寸变化的可逆过程。塑性变形的定义

塑性变形的特点不可逆性塑性变形是不可逆的过程，变形后无法通过简单外力作用恢复原始状态。加工硬化塑性变形过程中，金属内部结构发生变化，位错密度增加，导致金属的强度和硬度提高，这种现象称为加工硬化。屈服现象在一定外力作用下，金属开始发生屈服现象，即应力不再随应变的增加而增加，而是保持在一个相对稳定的值附近。可分为静载荷塑性变形和动载荷塑性变形。静载荷塑性变形是指金属在恒定外力作用下发生的塑性变形；动载荷塑性变形是指金属在交变外力作用下发生的塑性变形。按外力性质分类可分为热塑性变形和冷塑性变形。热塑性变形是指金属在高温下发生的塑性变形；冷塑性变形是指金属在室温或低温下发生的塑性变形。按温度分类塑性变形的分类金属塑性变形的基本原理02晶体结构对金属塑性变形的影响金属的晶体结构决定了其塑性变形的行为。面心立方、体心立方和密排六方结构的金属具有较好的塑性变形能力。晶体取向与塑性变形金属中不同晶粒的晶体取向对塑性变形的影响。在塑性变形过程中，特定晶体取向的晶粒容易发生滑移和孪生。晶体结构与塑性变形滑移定义01滑移是金属在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对移动的现象。孪生定义02孪生是在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分发生有限度的、但不同于滑移的连续变形。滑移与孪生的比较03滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对移动的现象，而孪生是晶体的一部分相对于另一部分发生有限度的、但不同于滑移的连续变形。滑移与孪生金属在塑性变形过程中，晶体内部的原子或分子的位置会发生改变，导致晶格结构发生畸变，从而产生宏观尺度上的塑性变形。金属塑性变形的微观机制温度对金属的塑性变形行为有显著影响。随着温度的升高，金属的屈服极限和抗拉强度会降低，塑性变形能力提高。温度对塑性变形的影响塑性变形机制金属塑性变形的力学性能03金属在受到外力作用时，开始发生屈服，即应力-应变曲线出现水平部分。屈服现象金属屈服时必须满足一定的条件，包括应力状态、温度、金属的晶体结构等。屈服准则屈服现象与屈服准则0102应力-应变曲线曲线通常包括弹性变形阶段和塑性变形阶段，其中塑性变形阶段是金属发生屈服后，应力随应变增加而增加的阶段。应力-应变曲线是描述金属在受力过程中应力与应变关系的曲线。金属在塑性变形过程中，随着变形的增加，材料的强度和硬度逐渐提高，这种现象称为加工硬化。在塑性变形过程中，如果变形达到一定程度后，材料的强度和硬度开始下降，这种现象称为软化。加工硬化与软化软化加工硬化金属塑性变形的工艺性能04轧制工艺可以生产各种规格的型材、板材、管材等，广泛应用于建筑、机械、交通、航空航天等领域。轧制工艺具有生产效率高、材料利用率高、产品质量稳定等优点，但也存在设备投资大、工艺参数控制要求高等缺点。轧制工艺是金属塑性加工的一种基本方法，通过轧制可以使金属产生连续的塑性变形，从而改变其形状、尺寸和性能。轧制工艺锻造工艺是将金属坯料加热至高温后，通过锻锤、压力机等设备施加外力，使金属产生塑性变形，从而获得所需形状和性能的零件或毛坯。锻造工艺可以生产各种复杂形状的零件，如齿轮、轴、连杆等，广泛应用于机械、汽车、船舶等领域。锻造工艺具有产品强度高、耐磨性好、使用寿命长等优点，但也存在材料利用率低、生产周期长等缺点。锻造工艺

拉拔工艺拉拔工艺是将金属坯料通过模具进行拉伸，使金属产生塑性变形，从而获得所需直径和长度的线材或管材。拉拔工艺可以生产各种规格的线材和管材，如钢筋、铜管、钢管等，广泛应用于建筑、交通、石油化工等领域。拉拔工艺具有产品精度高、表面质量好、材料利用率高等优点，但也存在生产效率低、模具费用高等缺点。金属塑性变形的应用05金属加工领域金属切削金属切削是利用刀具将金属切削成所需形状的过程，塑性变形在此过程中起到关键作用，使切屑与工件分离。研磨与抛光研磨和抛光是利用磨料对金属表面进行加工，使其变得平滑光亮，塑性变形有助于磨料在金属表面形成平滑的切削痕迹。轧制通过轧机对金属进行塑性变形，将其轧制成各种形状的板材、管材等，广泛应用于建筑、机械、石油化工等行业。锻造将金属坯料放入模具中，通过锻压使金属发生塑性变形，形成所需形状和性能的零件，如齿轮、轴、连杆等。金属成型领域金属连接领域焊接是通过加热或加压使两块金属连接在一起的过程，塑性变形在此过程中起到关键作用，使两块金属融合在一起。焊接铆接是将两块金属通过敲击或挤压的方式连接在一起的过程，塑性变形有助于实现两块金属的紧密连接。铆接金属塑性变形的研究进展06如钛合金、铝合金等，通过改进材料成分和制备工艺，提高材料的强度和塑性，使其在塑性变形过程中具有更好的加工性能。高强度轻质材料将不同材料组合在一起，形成具有多种功能的复合材料，如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等，以满足更广泛的应用需求。多功能复合材料能够感知外部刺激并作出响应的材料，如形状记忆合金、压电陶瓷等，可用于实现自适应结构和智能系统。智能材料新材料的研究进展塑性加工自动化技术将计算机技术、传感器技术等应用于塑性加工过程中，实现加工过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。微塑性加工技术利用微细工具对金属材料进行微小尺寸的塑性加工，如微细锻造、微细轧制等，适用于微型零件和复杂结构的制造。精密塑性加工技术通过精确控制加工参数和加工条件，实现金属零件的高精度、高效率加工，如精密锻造、精密轧制等。新工艺的研究进展研究金属塑性变形的微观过程和机制，包括晶界滑移、位错运动等，有助于深入理解塑性变形的本质和规律。塑性变形的微观机制建立描述金属塑性变形