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第六章塑性变形【教学目的及要求】(1)掌握金属材料塑性变形的基本方式、变形的特征及其微观机制;(2)位错和晶界在单相多晶体和多相多晶体金属的塑性变形中的作用(3)理解固溶强化、应变强化、弥散强化的本质；(4)掌握金属塑性变形后的组织、性能的变化。
(5)了解陶瓷和高分子材料塑性变形的基本特点。
【主要内容】(1)金属的应力—应变曲线(2)单晶体的塑性变形(3)多晶体的塑性变形(4)合金的塑性变形(5)冷变形金属的组织与性能(6)聚合物的变形(7)陶瓷材料的塑性变形【教学重点、难点】重点：(1)单晶体塑性变形的滑移机制、特征以及不同晶体结构的滑移系特征；(2)滑移时临界分切应力的概念及其分析；(3)滑移与孪生的区别；(4)柯氏气团与点缺陷的交互作用；(5)金属冷变形的组织与性能特征。
难点：(1)滑移和孪生的机理、特征等(2)交滑移与多滑移的模型及其形貌特征(3) 柯氏气团与点缺陷的交互作用【教学方式与时间分配】本章以教师课堂讲授为主，结合PPT教学，预计占用6学时。
【思考题】1.拉伸一铜单晶体试样，若其表面平行于（111）面，假设晶体可以在各个滑移系上滑移，画出表面出现的滑移线痕迹，求出滑移线间的角度。
2.铜单晶体拉伸时，若力轴为[001]方向，临界分切应力为0.64MPa，问需要多大的拉伸应力才能使晶体开始塑性变形？3.简要分析加工分析加工硬化、细晶强化、固熔强化及弥散强化在本质上有何异同。
5.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系？作图表示α-Fe，Al，Mg中的最重要滑移系。
哪种晶体的塑性最好，为什么？6.什么是临界分切应力？影响临界分切应力的主要因素是什么？单晶体的屈服强度与外力方向有关吗？为什么？7.试区别单滑移、多滑移和交滑移，三者滑移线的形貌有何特征，如何解释？8.在显微镜下如何区分滑移线和变形孪晶？9.孪生与滑移主要异同点是什么？为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶，而纯铁中容易出现滑移带？10.试用位错理论解释低碳钢的屈服，举例说明吕德斯带对工业生产的影响及防止办法。
顾宜《材料科学与工程基础》课后题答案第一章：引言1.1 材料科学与工程基础的重要性材料科学与工程基础是现代工程领域不可或缺的一门基础课程。
它包括了材料科学与工程学科的基本原理和方法，为后续学习和研究提供了必要的基础知识。
材料是任何工程的基础，它在各个领域中都扮演着重要角色，如机械工程、电子工程、航空航天工程等。
因此，熟悉材料的结构、性质和应用对于工程师来说至关重要。
1.2 材料科学与工程基础的学习目标材料科学与工程基础的学习目标如下： - 理解材料的基本概念和分类方法； - 掌握材料制备、表征和性能分析的基本技术； - 理解不同材料的特性和应用； - 开发解决材料工程问题的能力。
第二章：晶体结构与晶体缺陷2.1 晶体的结构晶体是由原子、离子或分子按照一定的排列方式组成的长程有序固体结构。
晶体的结构可以通过晶体的晶胞来描述，晶胞是最小的重复单元。
2.2 晶体的缺陷晶体的缺陷指的是在晶体结构中存在的不完整或不规则的区域。
晶体的缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。
点缺陷包括空位、插入原子和替代原子等。
线缺陷包括位错和脚位错。
面缺陷包括晶界和层错。
第三章：物理性能与力学性能3.1 物理性能物理性能是指材料的一些基本物理特性，如密度、热导率、电导率等。
物理性能的好坏对材料的应用和工程设计具有重要影响。
3.2 力学性能力学性能是指材料在力学作用下的表现。
常见的力学性能包括强度、硬度、韧性、可塑性等。
力学性能的好坏决定了材料在工程中的使用范围和耐久性。
第四章：金属材料4.1 金属的结构与特性金属是指电子云密度较大、以金属键连接的材料。
金属的结构特点是具有密堆结构和离域电子特性。
4.2 金属的物理性能与力学性能金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，对磨损和腐蚀有较好的抵抗能力。
金属材料的力学性能受材料的组织和处理方式的影响。
第五章：陶瓷材料与玻璃材料5.1 陶瓷材料的分类与特性陶瓷材料是以非金属元素为主要成分的材料，分为晶体陶瓷和非晶态陶瓷两大类。
第六章⾦属、玻璃、陶瓷材料第六章⾦属、玻璃、陶瓷包装材料及容器第⼀节⾦属包装材料与容器⾦属材料（metal m aterial ）⽤于⾷品包装有近200年的历史，是现代最重要的四⼤包装材料之⼀。
⾦属包装材料以⾦属板或箔材为原材料，再加⼯成各种形式的容器来包装⾷品。
⾦属包装材料的性能1、⾼阻隔性能；阻隔⽓、汽、⽔、油、光的透过2、优良的机械性能；抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度3、容器成型加⼯性好且⽣产效率⾼4、具有良好的耐⾼低温性, 良好的导热性、耐热冲击性5、表⾯装饰性好6、包装废弃物易回收处理。
缺点：化学稳定性差，不耐酸碱腐蚀；价格较贵；重量较⼤。
⾷品包装常⽤⾦属材料主要分类1 、钢基包装材料镀锡薄钢板(马⼝铁)、镀铬薄钢板（TFS 板）、涂料板、镀锌板、不锈钢板。
2 、铝质包装材料铝合⾦薄板、铝箔、铝丝等。
⼀、镀锡薄钢板（马⼝铁tinplate ）镀锡薄钢板是低碳薄钢板表⾯镀锡⽽制成的产品，简称镀锡板，俗称马⼝铁板。
它⼤量⽤于制造包装⾷品的各种容器，也可为其他材料制成的容器配制容器盖或底。
镀锡板由五部分组成，由内向外依次为钢基板、锡铁合⾦层、锡层、氧化膜和油膜组成。
(⼀)镀锡薄钢板（马⼝铁tinplate ））镀锡薄钢板结构组成T 50 可塑性好，⽤于拉伸容器如拉伸罐罐⾝。
T 52 拉伸性能中等，稍有刚性⽤于盖、圆环、螺旋盖、⼀次拉伸罐T 57 刚性好，可⽤于⼤直径瓶盖、皇冠盖。
T61 刚性稍⾼，可⽤于较⼤容器罐⾝、罐盖、罐底。
T 65 刚性⾼，可⽤于三⽚罐的罐⾝、罐盖、罐底。
T 70 刚性很强，⽤于罐底、盖。
镀锡薄钢板的性能与使⽤镀锡板由于露铁点等因素，具有的耐腐蚀性有时不能满⾜某些⾷品的需要，采⽤镀锡板上涂覆涂料，将⾷品与镀锡板隔离，以减少它们的接触反应。
如富含蛋⽩质的鱼、⾁⾷品在⾼温加热中蛋⽩质分解产⽣硫化氢对镀锡罐产⽣化学腐蚀作⽤，与露铁点发⽣作⽤形成硫化铁，将对⾷品产⽣污染；⾼酸性⾷品对罐壁腐蚀产⽣氢胀和穿孔；有⾊果蔬因罐内壁溶出⼆价锡离⼦的作⽤将发⽣褪⾊现象等等。
第六章金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器第一节金属包装材料与容器金属材料（metal m aterial ）用于食品包装有近200年的历史，是现代最重要的四大包装材料之一。
金属包装材料以金属板或箔材为原材料，再加工成各种形式的容器来包装食品。
金属包装材料的性能1、高阻隔性能；阻隔气、汽、水、油、光的透过2、优良的机械性能；抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度3、容器成型加工性好且生产效率高4、具有良好的耐高低温性, 良好的导热性、耐热冲击性5、表面装饰性好6、包装废弃物易回收处理。
缺点：化学稳定性差，不耐酸碱腐蚀；价格较贵；重量较大。
食品包装常用金属材料主要分类1 、钢基包装材料镀锡薄钢板(马口铁)、镀铬薄钢板（TFS 板）、涂料板、镀锌板、不锈钢板。
2 、铝质包装材料铝合金薄板、铝箔、铝丝等。
一、镀锡薄钢板（马口铁tinplate ）镀锡薄钢板是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品，简称镀锡板，俗称马口铁板。
它大量用于制造包装食品的各种容器，也可为其他材料制成的容器配制容器盖或底。
镀锡板由五部分组成，由内向外依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜组成。
(一)镀锡薄钢板（马口铁tinplate ））镀锡薄钢板结构组成T 50 可塑性好，用于拉伸容器如拉伸罐罐身。
T 52 拉伸性能中等，稍有刚性用于盖、圆环、螺旋盖、一次拉伸罐T 57 刚性好，可用于大直径瓶盖、皇冠盖。
T61 刚性稍高，可用于较大容器罐身、罐盖、罐底。
T 65 刚性高，可用于三片罐的罐身、罐盖、罐底。
T 70 刚性很强，用于罐底、盖。
镀锡薄钢板的性能与使用镀锡板由于露铁点等因素，具有的耐腐蚀性有时不能满足某些食品的需要，采用镀锡板上涂覆涂料，将食品与镀锡板隔离，以减少它们的接触反应。
如富含蛋白质的鱼、肉食品在高温加热中蛋白质分解产生硫化氢对镀锡罐产生化学腐蚀作用，与露铁点发生作用形成硫化铁，将对食品产生污染；高酸性食品对罐壁腐蚀产生氢胀和穿孔；有色果蔬因罐内壁溶出二价锡离子的作用将发生褪色现象等等。
（二）涂料镀锡板镀铬板是由钢基板、铬层、水合氧化铬层和油膜构成。
（一）镀铬薄钢板TFS （tin of free steel ）二、无锡薄钢板各层成分成分厚度性能特点油膜水合氧化铬层金属铬层钢基板葵二酸二辛酯水合氧化铬金属铬低碳钢22mg/m ²7.5～27mg/m ²32.3～140mg/m ²制罐用0.2～0.3mm 防锈、润滑保护金属铬层，便于涂料和印铁，防止产生孔眼有一定腐蚀性，但比纯锡差提供板材必须的强度，加工性良好镀铬板各层厚度、成分及性能特点镀铬薄钢板性能与使用（1）机械性能与镀锡钢板相差不大；（2）耐腐蚀性有较好的耐腐蚀性，但比镀锡板稍差。
（3）加工性能镀铬板不能锡焊，制罐时接缝需采用熔接或黏结。
适宜用于制造罐底、盖和两片罐。
（4）价格便宜镀铬板加涂料后具有的耐腐蚀性比镀锡板高，价格便宜低10%左右，具有较好的经济性，其使用量逐渐扩大。
是在低碳钢基板表面镀上一层0.2mm 以上的锌层构成的金属板材。
镀锡板主要用作大容量的包装桶。
（二）镀锌薄钢板（zincplate ）低碳钢板是指含碳量＜0.25%、厚度为0.35～4.0mm 的普通碳素钢或优质碳素结构钢的钢板。
低碳成分决定了低碳钢板塑性性能好，易于成型加工和接缝的焊接加工，制成容器有较好的强度和刚性，而且价格便宜。
在钢板表面涂覆特殊涂料后用于灌装饮料或其他产品，还可制成窄带用来捆扎纸箱、木箱或包装件。
（三）低碳薄钢板（low carbon steel plate）铝（aluminum ）包装材料的包装性能优良，广泛用于食品包装。
主要是铝合金薄板、铝箔和铝丝。
三、铝质包装材料(aluminum)（1）质量轻：铝是轻金属密度为2.7g/cm ³，约为钢材的1/3；（2）良好的热性能: 耐热、导热性能好；（3）优良的阻隔能力：阻气、汽、水、油、光；（4）具有银白金属光泽，易美化装饰；（5）良好的耐大气腐蚀性；（6）成型加工性好；（一）铝质包装材料一般包装特性（7）较好的机械力学性能；强度不受低温影响，特别适用于冷冻食品的包装。
（8）纯铝易于制成铝箔并可与纸、塑料膜复合，制成具有良好综合包装性能的复合包装材料；（9）价格较高，包装废弃物可回收利用；（10）铝焊接性很差，容器制造采用黏接加工。
（一）铝质包装材料一般包装特性将工业纯铝或铝合金制成厚度0.2mm 以上的板材称为铝薄板。
用于易拉罐、罐盖、易拉盖等。
（二）铝质包装材料的种类及应用1、铝薄板各种高度不同的易拉罐是一种工业纯铝薄板经多次冷轧、退火加工制成的金属箔材。
（1）食品包装用铝箔厚度一般为0.05～0.07mm ；（2）与其他材料复合时铝箔厚度为0.03～0.05mm ；铝箔厚度＜0.015mm 不能完全阻挡气、水的透过；铝箔厚度≥0.015mm 的气体透过系数为0；铝箔很容易受到机械损伤及腐蚀，所以铝箔较少单独使用，通常与纸、塑料膜等材料复合使用。
2、铝箔（AL foil ）铝箔复合膜的特性和用途铝箔复合膜具有优良的耐蚀、阻透、光屏蔽、密封性能，且强度好。
大量用于食品的真空、充气包装，如制成蒸煮袋，制作多层复合袋，制软管，作泡罩包装的盖材，制作杯、盒、盘的盖材，制成浅盘盒及制商标等。
包装用铝箔复合膜的组成与用途用途箔厚/µm加工箔构成口香糖香烟粉末食品纸容器贴纸红茶牛油复合罐蒸煮袋封瓶箔乳酸饮料盖箔容器7777777～87915～305030～150A l /蜡/薄叶纸A l /黏合剂/膜造纸P P (印)/Al/PEA l /黏合剂/马尼拉板纸A l /黏合剂/高质纸玻璃纸(印)/黏合剂/Al/膜造纸/PE A l /黏合剂/羊皮纸薄纸(印)/黏合剂/牛皮纸/黏合剂/Al/PE P E T(印)/黏合剂/Al/黏合剂/聚烯烃①平箔②Al/PVC A l (印)/PE/热熔胶①平箔②喷漆/Al/喷漆③喷漆/Al/黏合剂/PP四、金属包装容器（一）金属罐的分类、结构及规格1、金属罐（metal cans ）的分类食品包装用金属罐按所用材料、罐的结构和外形及制罐工艺进行分类。
按罐是否有涂层分为素铁罐和涂料罐；按食用时开罐方法不同分为罐盖切开罐、易开盖罐、罐身卷开罐等。
金属罐的分类2、金属罐的结构罐按结构分为三片罐和二片罐；（1）三片罐由罐身、罐盖、罐底3部分组成，罐身上有接缝，罐身与罐盖、罐底卷封。
大型罐的罐身有凸凹加强压圈，起增强罐身强度和刚性作用。
（2）二片罐罐身与罐底一体，罐盖与罐身卷封。
（3）罐盖3、罐型与规格圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐和马蹄形罐。
三片罐二片罐1、二片罐只有一个封口、无侧缝，密封性好；2、无焊缝、无污染、表面光洁美观，且可减少接缝材料25%--30%；3、二片罐可整圆印刷装饰；4、重量轻、省材料、容易开口；5、二片罐更适于短时、高温杀菌；6、但二片罐的设备投资较大，约为三片罐的8倍二片罐与三片罐相比的特点：（二）其他金属容器金属软管主要由铝质材料制成。
将铝料坯在挤压机经挤压模制成管状，加工管口螺纹，再按需截取管长，然后退火软化，内壁喷涂料、外表印刷制成空软管。
金属软管可进行高温杀菌，开启方便，再封性好，可分批取用内装食品。
适用于果酱、果冻、调味品、蛋糕糖霜等半流体黏稠食品的包装。
1、金属软管2、金属桶金属桶一般指容量较大的金属容器，容积一般为30～200升。
主要用于食品原料及中间产品的贮运，具有密封性好、强度好、耐热、耐压、耐冲击，包装可靠和可重复使用的优点。
金属桶可用镀锡板、镀锌板、低碳钢板制成。
其中低碳钢板制桶因价格低，使用量大。
3、铝箔容器是指以铝箔为主体材料制成的刚性、半刚性或软性容器。
具有质轻美观、阻隔、传热性好等包装特性，即可耐高温杀菌，又可低温冷冻、冷藏，加工性能好，可制成各种形状容器且易彩印。
此外，铝箔容器包装还具有开启使用方便、用后易处理等优点。
铝箔容器主要有皱襞铝箔容器、光壁铝箔容器和铝箔复合膜蒸煮袋三种。
36第二节玻璃及其包装容器3000多年前埃及人制造出玻璃容器，由此玻璃成为食品及其它物品的包装材料。
玻璃由石英石（主要组分）、纯碱（碳酸钠，助溶剂）、石灰石（碳酸钙，稳定剂）等为主要原料，加入澄清剂、着色剂、脱色剂等，经高温炉（约1400～1600℃）熔融、冷凝而成的非晶体材料。
一、瓶罐玻璃的化学组成及包装特性用于食品包装的瓶罐玻璃是氧化物玻璃种的钠-钙-硅系玻璃，主要成分为：S i O2 （60%～75%），N a 2O （8%～45%），C a O （7%～16%），A l 2O3 （2%～8%），M g O （1%～4%）。
（一）瓶罐玻璃的化学组成几种食品包装瓶罐的化学组成组成质量（%）S i O 2N aK 2OC a OA L 2O 3F e 2O 3M g O B a O棕色啤酒瓶绿色啤酒瓶香槟酒瓶汽水瓶（淡青）罐头瓶（淡青）72.5069.9861.3869.0070.5013.2313.658.5114.5014.900.0713.652.4414.5014.9010.409.0215.769.607.50 1.853.008.26 3.803.000.230.151.300.500.40 1.602.270.822.203.600.200.30钠钙玻璃：包装容器的玻璃瓶 铅玻璃：光学玻璃（日光灯管）硼玻璃：医用注射玻璃瓶及玻璃管玻璃的种类：（二）瓶罐玻璃的包装特性1、化学稳定性具有极好的化学稳定性是玻璃作为食品包装材料的一个突出优点。
2、物理性能①密度较大，重量大，运输成本高②透光性好③玻璃的导热性能差，热冲击适应能力差④对气、汽、水、油等各种物质有高阻隔性，透过率为0，这是它作为食品包装材料的又一突出优点。
3、机械性能玻璃硬度高，抗压强度较高（200～600Pa ）但抗张强度小（50～200Pa ）,脆性高，易破碎，抗冲击强度很低。
4、成型性能加工性能好，可加工各种形状的容器，易于上色，外观光亮，但印刷等二次加工性差。
5、原料来源丰富原料价格便宜，具有再回收利用的特点。
废弃玻璃可回炉焙炼，再成型玻璃制品。
但玻璃加工能耗高。
（二）瓶罐玻璃的包装特性二、玻璃容器的发展玻璃容器重量大，易破碎的缺点使传统玻璃容器在食品包装上的应用受到影响，轻量瓶、强化瓶的出现为玻璃容器在包装工业中的竞争打开了新的局面。
（一）轻量瓶在保持玻璃容器的容量和强度条件下，通过减薄壁厚而减轻重量制得的瓶称轻量瓶。
为改善或提高玻璃容器的抗张强度和冲击强度，采取一些强化措施使玻璃容器的强度得以明显提高，强化处理后的玻璃瓶称为强化瓶。
1、物理强化—玻璃容器的钢化淬火处理2、化学强化—化学钢化处理（钾离子置换钠离子）3、表面涂层强化4、高分子树脂表面强化（二）强化瓶和强化措施（三）瓶罐的封合1、皇冠盖2、螺旋盖3、旋开式盖4、抓式盖5、滚轧盖6、塑料盖7、安全盖8、玻璃瓶的二次封口第三节陶瓷包装材料我国是使用陶瓷制品历史最悠久的国家，陶瓷制品用作食品包装容器主要有瓶、罐、缸、坛等，主要用于酒类、咸菜等腌渍品以及传统风味食品的包装。
