6.2 多晶体的塑性变形
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多晶体的塑性变形机制
多晶体是由大量晶体颗粒组成的晶粒体,其内部包含了许多晶界。
而塑性变形机制是多晶体在外力作用下发生形变的过程。
在多晶体的
塑性变形中,晶界扮演着关键的角色,影响着材料的塑性行为。
本文
将探讨多晶体的塑性变形机制及其影响因素。
多晶体的塑性变形机制主要有晶体滑移、孪晶形变和再结晶等方式。
晶体滑移是晶格内平面沿晶胞平面方向发生相对滑动,使晶体产生形变。
孪晶形变是晶体中出现特殊结构的孪晶,通过孪晶界的移动来实
现形变。
再结晶是材料在高温下形成新的晶粒结构以释放应力。
在多晶体的塑性变形中,晶界的性质对材料的塑性行为有重要影响。
晶界的迁移与扩散是晶粒体在形变过程中的重要机制,影响了晶粒的
重新排列以适应外力。
此外,晶界强化机制也影响了材料的变形性能,不同形态和性质的晶界对材料的硬度、韧性等性能具有不同影响。
除了晶界的影响,晶体取向和织构对多晶体的塑性变形也具有重要
作用。
晶体取向决定了材料在外力作用下的各向异性表现,不同取向
的晶粒在形变中的行为也有所不同。
织构是晶粒在材料中的排布规律,直接影响了材料的力学性能和变形行为。
总的来说,多晶体的塑性变形机制是一个复杂的过程,受到多种因
素的影响。
晶界、晶体取向和织构等因素共同作用,决定了材料的塑
性行为和性能。
通过深入研究多晶体的塑性变形机制,可以为材料设
计与加工提供科学依据,实现材料性能的优化与提升。
多晶体的塑性变形机制在固体力学中,塑性变形指的是材料在受力作用下发生永久形变的过程。
对于多晶体材料,其晶粒的排列会对塑性变形机制产生较大影响。
本文将介绍多晶体塑性变形机制的基本原理,并探讨晶界、位错和滑移等因素在多晶体塑性变形中的作用。
1. 多晶体的结构特点多晶体是由许多晶粒组成的材料,每个晶粒是由同一个晶体结构的晶体单元组成。
晶粒之间的结合称为晶界,晶界的存在对塑性变形机制具有重要的影响。
2. 晶界的作用晶界是晶粒之间的界面,其结构与晶体内部的结构存在差异。
晶界可以阻碍晶体的滑移,限制晶体的塑性变形。
晶界的特殊结构使得晶粒在受力作用下不易发生滑移,从而增加了材料的强度。
此外,晶界还会影响晶体的晶粒生长和晶界迁移,在材料加工和成形过程中起到重要的作用。
3. 位错的作用位错是晶体中的一种缺陷,是晶体结构中的原子偏差或错配。
位错的运动可以引起晶格的畸变和滑移,进而导致材料的塑性变形。
在多晶体材料中,位错在晶粒之间传播并产生滑移,从而实现材料的塑性变形。
位错对材料的强度和韧性有重要影响,是塑性变形机制中不可忽略的因素。
4. 滑移的机制滑移是在晶粒内的位错运动引起的晶体形变。
晶体中存在多个滑面和滑矢量,滑面是晶格面,滑矢量是晶体内位错移动的方向。
当外力作用于晶体时,位错从一个滑面滑移到另一个滑面,这样就实现了晶体的塑性变形。
滑移是晶格错配的唯一处理方式,也是多晶体材料的主要塑性变形机制之一。
5. 多晶体塑性变形的机制综合在多晶体材料中,晶界、位错和滑移是相互关联的,共同作用于塑性变形过程中。
晶界的存在会阻碍滑移,从而提高材料的强度。
位错则通过滑移在晶粒内传播,使得晶体发生塑性变形。
滑移的方向和滑面的选择对材料的塑性变形具有重要影响。
通过合理控制晶粒结构、晶界性质和位错密度等因素,可以调控多晶体材料的塑性变形机制,从而提高材料的塑性和韧性。
总结:多晶体材料的塑性变形机制是一个复杂的过程,涉及晶界、位错和滑移等因素。
多晶体的塑性变形塑性变形过程由于各晶粒间存在位相差,在外力作用下,位向最有利的少数晶粒开始发生塑形变形,随后这些已变形晶粒中的平面位错群在晶界塞积导致应力集中,这一应力集中和外力叠加,使相邻晶粒的位错源开动,驱动相邻晶粒进行协调的(多滑移)塑形变形。
多晶体塑性变形特点:①各晶粒的变形不是同时进行的;②为了协调先发生塑性变形的晶粒形状的改变,相邻各晶粒必须进行多滑移,其中包括取向并不有利的滑移系上同时进行滑移,这样才能保证其形状作各种相应地改变.根据理论计算,每个晶粒至少需要5个独立的滑移系启动;③受晶界及各晶粒位向不同的影响,各晶粒间、晶粒内的变形是不均匀的。
细晶强化①由于晶界的存在,使变形晶粒中的位错在晶界处受阻,滑移带终止于晶界;②由于各晶粒间存在位相差,为了协调变形,要求每个晶粒必须进行多滑移,而滑移时必然要发生位错的相互交割.这两者均将大大提高金属材料的强度.显然,晶界越多,即晶粒越细小,则其强化效果越显著。
这种用细化晶粒增加晶界提高金属强度的方法称为细晶强化。
多晶体的塑性变形与单晶体塑性变形的区别单晶体产生塑性变形,只与其晶体内部位错滑移有关;多晶体不仅需要考虑晶粒内部的位错滑移,还要考虑晶粒之间的变形协调,即要考虑晶间变形。
晶界在塑性变形中的作用可分2个部分来说:协调作用,多晶体在塑性变形时,各晶粒都要通过滑移或孪生而变形,而个晶粒的变形不能是任意的,必须相互协调,以保证晶界处变形的连续;阻碍作用,晶界之间存在位相差,阻碍位错的运动;多晶体的塑性变形受到晶界的阻碍和不同位向晶粒的影响,使得其变形抗力比单晶体高得多。
但是归根到底,其塑性变形方式仍是滑移和孪生。
细化晶粒的方法1、增加过冷度:过冷度增加,形核率与长大速度都增加,但两者的增加速度不同,形核率的增长率大于长大速度的增长率。
在一般金属结晶时的过冷范围内,过冷度越大,晶粒越细小。
2、变质处理:向金属液中添加少量活性物质,促进液体金属内部生核或改变晶体成长过程的一种方法,生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。