单晶的塑性变形
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单晶体的塑性变形原理单晶体是由同一种晶体结构组成的完整晶体,具有高度的有序性和周期性。
在单晶体中,晶体晶格之间的结合力非常强大,使得晶格的平移和扭曲受到很大的限制。
然而,当单晶体受到外力作用时,就会出现塑性变形。
塑性变形是指物体在外力的作用下发生可逆的非弹性变形,即变形后物体可以保持新的形状。
塑性变形主要发生在常温下,与高温下的固溶体形变机制不同,高温下的固溶体形变机制主要是滑移。
单晶体的塑性变形原理可以用绕晶形变和位错划移来解释。
绕晶形变是指在晶体中某个平面内的晶格原子围绕某个原子旋转,从而引起整个晶体的塑性变形。
绕晶形变发生的条件是在某个平面附近存在一定程度的局部解理,即平面上的原子比其他方向上的原子容易移动。
绕晶形变可以分为两种类型:瑞士型形变和墙巢型形变。
瑞士型形变是指当晶体发生外力作用时,原子团块在某些面上的原子重排,使得晶体变形。
这种形变需要较大的应力才能实现,且发生在晶格容易发生切变的面上。
墙巢型形变是指当晶体受到外力作用时,在晶体内部形成位错和蚀斜,从而引起晶体的变形。
位错是晶体中的一种结构缺陷,它是由于晶体中的原子偏离了理想晶格位置而引起的。
蚀斜是指晶格在应力的作用下发生的微小变形。
墙巢型形变发生时,位错在晶体中移动,从而引起晶体变形。
位错划移是单晶体塑性变形的主要方式。
当晶体受到外力作用时,发生位错移动,这种移动可以看作是原子的排列发生了变化,从而引起晶格的变形。
位错划移的机制包括滑移和蠕变。
滑移是指位错在晶体中的某些面上移动,从而引起晶格的变形。
滑移的方向与晶体中原子排列的方向相吻合。
蠕变是指在晶体中,位错不仅在某些面上移动,还在垂直于该面的晶面上移动,从而引起晶体的变形。
除了绕晶形变和位错划移,单晶体的塑性变形还与材料的晶体结构和成分有关。
晶体结构的紧密性和原子间的键合方式都会影响晶体的塑性变形。
对于紧密堆积的晶体结构来说,原子之间的相互作用力较强,使得晶体更加难于发生塑性变形。