第六章

　　6.1常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生

　　6.2滑移:在切應力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面(滑移面)和晶向(滑移方向)產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內部原子排列規(guī)律性的塑變方式

　　6.3滑移系:一個滑移面和該面上一個滑移方向的成一個滑移系。

　　6.4金屬晶格中的滑移系:P221

　　面心立方晶格的滑移系:

　　Cu,Al,Ni,Ag,Au 滑移面{111｝×4 滑移方向<1-10>滑移系個數(shù)12

　　體心立方晶格的滑移系:

　　α-Fe,W,Moα-Fe,W,Mo α-Fe,K 滑移面 {1-10}×6 {1-21}×12 {2-31}×24

　　滑移方向<111>×2 <111>×1 <111>×1 滑移系數(shù)目 12 12 24

　　6.5臨界分切應力及其應用。計算分切應力、取向因子。P223

　　6.6幾何硬化：如果某一滑移系原來處于軟取向，在拉伸時，隨著晶體取向的改變，滑移面的 法向與外力軸夾角越來越遠離45°，使滑移變得越來越困難，這種現(xiàn)象稱為幾何硬化。

　　6.7 單滑移：只有一組滑移系處于最有利的位置，進行的單系滑移

　　多滑移：在多個(>2)滑移系上同時或交替進行的滑移。

　　交滑移：晶體在兩個或多個不同滑移面上沿同個共同的滑移方向同時或交替滑移。

　　他們與位錯的關系：晶體的滑移通過位錯運動來實現(xiàn)。

　　6.8 孿生：在切應力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面(孿晶面)和一定的晶向(孿生方向) 相對于另一部分作均勻切變所產(chǎn)生的變形

　　孿生有什么特點?滑移與孿生有何異同?

　　相同點：沿一定的晶面、晶向進行;不改變結構。

　　不同:1、孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻的切變，而滑移是不均勻的。

　　2、孿生后的晶體變形部分與未變形部分成鏡面對稱關系，位向發(fā)生變化，而滑移后 晶體各部分的位向并未改變。

　　3、孿生比滑移的臨界切應力高得多。

　　4、孿生對塑性變形的貢獻比滑移小得多。

　　5、孿生在偏光下或腐蝕后仍能看到孿晶，而滑移變形后的試樣經(jīng)拋光后滑移帶消失。

　　6.9細晶強化：多晶體的強度隨晶粒細化而提高，這種用細化晶粒來提高材料強度的方法稱為 細晶強化。

　　機理：晶粒越細，晶界越多，位錯運動的阻力越大。

　　6.10固溶強化：當合金由單相固溶體構成時，隨溶質含量的增加，強度、硬度不斷提高， 塑性、韌性不斷下降的現(xiàn)象。

　　實質：溶質原子與位錯的彈性、電、化學交互作用。

　　6.11彌散強化材料通過基體中分布有細小彌散的第二相質點而產(chǎn)生強化的方法稱為彌散強化。 機理：第二相為不可變微粒時，移動的位錯與不可變形微粒相遇時，受粒子阻礙而彎曲，位錯繞過時既要克服第二相粒子的阻礙作用，又要克服位錯環(huán)對位錯源的反向應力。因此，繼續(xù)變形時必須增大外應力，從而使流變應力迅速提高。

　　第二相為不可變微粒時，位錯切過機制，造成滑移面上原子錯排，要求錯排能;位錯切過粒子，在滑移面上產(chǎn)生反相疇界，要求反相疇界能;位錯切過粒子，生成寬為b的臺階，需要表面能;彈性應力場與位錯交互作用，阻礙其運動;位錯能量、線張力變化;

　　6.12變形機構：多晶材料的塑性變形中，隨變形度的增加，多晶體中原先任意取向的各個晶粒發(fā)生轉動，從而使取向趨于一致，形成擇優(yōu)取向，稱為變形織構。

　　6.13加工強化：隨變形量的增加，金屬的強度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。

　　機理：產(chǎn)生加工硬化的主要原因是金屬在塑性變形時晶粒產(chǎn)生滑移，滑移面和其附近 的晶格扭曲，使晶粒伸長和破碎，金屬內部產(chǎn)生殘余應力等，因而繼續(xù)塑性變形就變得困難，從而引起加工硬化。

　　第七章

　　7.1冷變形金屬在加時，組織和性能發(fā)生什么變化?

　　顯微組織變化：

　　第一階段-回復階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化;

　　第二階段-再結晶階段：變形晶粒通過形核和長大過程，完全轉變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒。

　　第三階段-晶粒長大階段：再結晶后的等軸晶粒晶界繼續(xù)移動，晶粒粗化，直至達到相對穩(wěn) 定的形狀和尺寸。

　　性能變化：力學、化學、物理性能

　　1、力學性能

　　回復階段：強度、硬度略有下降，塑性略有提高。

　　再結晶階段：強度、硬度顯著下降，塑性急劇提高。

　　晶粒長大階段：強度、硬度繼續(xù)下降，塑性在晶粒粗化不十分嚴重時，仍有繼續(xù)提高趨勢， 晶粒粗化嚴重時，塑性也下降。

　　2、物理性能

　　密度：在回復階段變化不大，在再結晶階段急劇升高; 電阻：電阻在回復階段可明顯下降。

　　3、內應力變化：回復階段，變形金屬的內應力可部分消除;再結晶階段，內應力全部消除。

　　7.2.回復：冷變形金屬加熱時，尚未發(fā)生光學顯微組織變化前(即再結晶前)的微觀結構及性 能的變化過程。

　　驅動力：彈性畸變能的降低。

　　回復時，金屬內缺陷如何變化?組織如何變化?

　　低溫回復：0.1Tm~0.3Tm，因溫度較低，原子活動能力有限，主要局限于點缺陷的運動。通過空位遷移至晶界、位錯或與間隙原子結合而消失，空位濃度顯著下降。

　　中溫回復：0.3Tm~0.5Tm 因為溫度稍高，原子活動能力增強，除點缺陷外，位錯也被激活。其主要機制是位錯滑移導致位錯重新組合，以及異號位錯互相抵消，使位錯密度有所下降。高溫回復：>0.5Tm因溫度較高，位錯可以被充分激活，發(fā)生多變化(同號刃型位錯沿垂直于滑移面的方向排成小角度亞晶界)，彈性畸變能降低。同號刃型位錯塞積于同一滑移面上時，位錯間相互排斥，發(fā)生攀移，在不同的滑移面上垂直排。異號刃形位錯產(chǎn)生的應變部分抵消。 隨多邊化的進行，逐步形成位錯網(wǎng)絡，構成亞晶界。

　　7.4.再結晶：冷變形的金屬在足夠高的溫度下加熱時，通過新晶粒的形核及長大，以無畸變的 等軸晶粒取代變形晶粒的過程。

　　再結晶時，金屬內缺陷如何變化?組織如何變化?

　　顯微組織徹底改組，變形儲存能充分釋放，性能顯著變化。隨著保溫時間的延長，新的等軸 晶粒逐漸增多并長大，直到完全代替了變形晶粒。

　　再結晶的驅動力：

　　7.5再結晶有哪些形核機制：晶界凸出形核 亞晶形核機制

　　7.6.影響再結晶有哪些因素?如何影響?

　　退火溫度：溫度越高，再結晶速度越大。

　　變形量：變形量越大，再結晶溫度越低;變形量增大到一定值，再結晶溫度趨于穩(wěn)定。變形量大,退火時的再結晶速度也快。

　　原始晶粒尺寸：晶粒越小，驅動力越大,再結晶溫度降低;晶界越多，有利于再結晶形核。 微量溶質元素：阻礙位錯和晶界的運動，不利于再結晶。

　　分散相粒子：間距和直徑都較大時，提高畸變能，并可作為形核核心，促進再結晶;直徑和間距很小時，提高畸變能，但阻礙晶界遷移，阻礙再結晶。

　　7.7.再結晶后長大時，金屬內缺陷如何變化?組織如何變化?再結晶后長大的驅動力是什么?

　　驅動力：晶粒長大后總的界面能的下降 組織：大晶粒吞食小晶粒。

　　7.8二次結晶：少數(shù)晶粒突發(fā)性的、不均勻的長大。

　　什么情況下易發(fā)生二次再結晶(4種)：大晶粒;具有織構的組織中非擇優(yōu)取向的晶粒; 晶界微粒溶解的晶粒;熱蝕溝釘扎的薄板中表面能低的晶粒;

　　7.9熱變形：金屬在再結晶溫度以上的加工變形。

　　熱變性的實質是什么：加工硬化與動態(tài)軟化同時進行，形變硬化為動態(tài)硬化所抵消，不顯示硬化作用。

　　7.10.動態(tài)回復與變形速率和溫度有何關系?

　　當變形溫度一定時，應變速率越大，達到穩(wěn)定的應力和應變越大。

　　當應變速率一定時，變形溫度越高，達到穩(wěn)定的應力和應變越小。

　　7.11動態(tài)再結晶與變形速率和溫度有何關系?應變速率低、變形溫度高時，晶粒尺寸大。

　　7.12流線：在熱變形中，某些枝晶偏析、夾雜物、第二相等隨組織變形而伸長，沿變形方向 分布，晶粒發(fā)生再結晶，形成新的等軸晶粒，而夾雜物等沿變形方向呈纖維狀分布稱為流線。 他對力學性能有什么影響?

　　使金屬機械性能出現(xiàn)各向異性，沿縱向變形方向和橫向變形方向性能不同，縱向具有較高的機械性能，特別是塑性和韌性為了保證零件具有較高的機械性能，熱加工時應控制工藝使流線與零件工作時受到的最大拉應力的方向一致，而與外加的剪切應力和沖擊方向相垂直。

　　7.13什么是帶狀組織：熱變形后共析鋼中的鐵素體和珠光體成條帶狀分布

　　第八章

　　8.1相變固態(tài)物質在溫度、壓力、電場、磁場改變時，從一種組織結構轉變成另一種組織結構。

　　8.2慣習面：固態(tài)相變時，新相往往在母相的一定晶面族上形成，這組晶面稱為慣習面

　　8.3固態(tài)相變的阻力是什么?固態(tài)相變時的應變能與表面能。

　　8.4固態(tài)相變均勻形核時，核的形狀與界面有什么關系?

　　具有低表面能和高應變能的共格晶核，傾向于盤狀或片狀。

　　具有高表面能和低應變能的非共格晶核，可能呈球形或等軸狀，若形核時因體積脹大而引起應變能顯著增加，晶核趨于呈片狀或針狀

　　8.5脫溶(沉淀)：從過飽和固溶體中析出一個成分不同的新相或形成溶質原子富集的亞穩(wěn)區(qū) 過渡相的過程。

　　8.6調幅分解：又稱增幅分解，指過飽和固溶體在一定溫度下分解成結構相同、成分不同的兩 個相的過程

　　特點：通過上坡擴散實現(xiàn)成分變化，不經(jīng)歷形核階段，不存在明顯的相界面，分解速度快。 條件：起始成分在兩個化學拐點之間;每個原子有足夠的相變驅動力△Gv。

　　8.7馬氏體相變的特點?

　　一、馬氏體與基體的自由表面交截時，表面出現(xiàn)浮凸。

　　二、存在不變平面，即慣習面。相變產(chǎn)生的變形是均勻的。

　　三、馬氏體相變中，新舊相之間有一定的位相關系。

　　四、馬氏體具有亞結構。

　　馬氏體相變的分類和馬氏體的種類。等溫馬氏體、變溫馬氏體

　　第九章

　　9.1復合材料：復合材料是由兩種或兩種以上在物理、化學性質完全不同的物質復合起來而 得到的一種具有優(yōu)越性能的固體材料。

　　9.2有哪些復合效應?

　　線性效應、非線性效應、界面效應、尺寸效應、各向異性效應

　　9.3有哪些復合思想?

　　仿生思想、綠色材料思想、充分利用協(xié)同效應思想、智能材料思想

　　9.4什么復合材料的界面?

　　一般把基體和增強物之間化學成分有顯著變化的構成彼此結合的、能傳送載荷作用的區(qū) 域稱之為界面。

　　9.5如何改進復合材料的界面?

　　1、降低界面殘余應力

　　2、基體改性

　　3、纖維表面改善

　　4、選則合理的復合工藝和使用條件

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