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1 内容
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2 练习
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3 案例
低温或室温变形的基本方式与单晶体相同,即滑移和孪生。但由于晶界的存在,使其塑性变形与单晶体相比有不同的特点。
1. 晶粒取向的影响
由Schmid定律可知,各晶粒开始滑移不同时:各晶粒取向不同,作用在初始滑移系上得分切应力也不同。取向有利(初始滑移系取向因子大)的晶粒先开始滑移;各晶粒变形不均匀:变形量不同、滑移方向不同。
晶粒间的变形须相互协调:各晶粒的取向不同,在外力作用下初始滑移系产生的变形方向不同。 为保持晶界连续,各晶粒的变形须相互协调、配合(要求晶粒能任意变形)。
任意变形要求晶粒有6各独立的滑移系,产生exx 、eyy、 ezz 、e xy、 exz 、 eyz ,由于变形时⊿V= exx+eyy+ezz=0 ,去掉一个应变分量。所以,多晶体塑性变形需要晶粒有5各独立的滑移系。
FCC晶体和BCC晶体的独立滑移系不少于5个,故相邻晶粒间的变形易于协调,塑性较好;HCP晶体只有3个滑移系,相邻晶粒间的变形不易协调,故塑性不好。
2. 晶界的影响
晶界处原子排列不连续-原子排列不规则、两侧点阵取向不同,阻碍位错运动,从而导致以下结果。
晶粒范围内变形不均匀:晶界附近变形较小,晶内变形较大。例:金属冷变形后表面的“桔皮”现象——晶粒边界和中心处变形量不同,导致表面凸凹不平,像鹅卵石铺的路面或桔子皮。晶粒越粗大,桔皮现象越明显;
阻碍滑移的传递,导致细晶强化——多晶材料的强度、硬度、塑性及韧性随晶粒细化而提高。
细晶强化是唯一能同时提高强度和韧性的强化方法,所以工程实践中广泛应用。
3. Hull-Petch公式
多晶体材料的屈服强度随晶粒尺寸的变化符合下面经验公式:
式中,ss-屈服强度;d-晶粒直径;s0-常数,相当于大单晶体的ss;k- 常数,反映晶界对ss的影响程度,与晶界结构有关。
上式即Hull-Petch公式。
Hull-Petch公式普遍适用:亚晶尺寸与片间距的关系、晶粒尺寸与流变应力的关系、脆断应力与晶粒尺寸的关系、疲劳强度和硬度与晶粒尺寸间的关系等。

