Transcript 6.2.1 滑移

第
六
章
塑
性
变
形
6.2
单晶体的塑性变形
常温下塑性变
6.2.1 滑移
形的主要方式： 6.2.2 孪生
6.2.1 滑移
----最基本的方式
1. 滑移现象:把经过抛光的单晶体试样进行塑性变形，则在显
滑 微镜下可以看到抛光表面上出现平行的黑线，称为滑移带；
在电子显微镜下，滑移带是一组更细的线组成，这更细的
移
线条称为滑移线。
6.2
1.
滑
移
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
光镜下：滑移带（无重现性）。
滑移的表象
电境下：滑移线。
6.2
第
六
章
塑
性
变
形
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
2. 滑移总是沿着一定的晶面和该面上一定的晶向进
滑 行，这种晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向；
移 一个滑移面与其面上的一个滑移方向组成一个滑
系 移系。
一个滑移系就是滑移时的一种空间取向或一种可能性。
因此，滑移系越多，金属变形能力越大。常见金属的
滑移系如下：
6.2
第
六
章
塑
性
变
形
单晶体的塑性变形
2.
滑
移
系
6.2.1 滑移
6.2
第
六
章
塑
性
变
形
单晶体的塑性变形
2.
滑
移
系
6.2.1 滑移
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
三种晶体结构的滑移系
第
六
章
bcc
bcc
塑
性
变
形
bcc
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
hcp
第
六
章
塑
性
变
形
三种晶体结构的滑移系
6.2
第
六
章
塑
性
变
形
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
三种晶体结构的滑移系 滑移系数目与材料塑性的关系
一般滑移系越多，塑性越好；与滑移面密排程度和滑
移方向个数有关；与同时开动滑移系数目有关（c）。
晶体结构
面心立方
体心立方
体心立方
滑移面
{111}×4
{110}×6
{121}×12
滑移方向
<110>×3
×2
<111> ×1
体心立方
{123}×24
密排六方
{0001}×1
×3
3
Mg,Zn,Ti
密排六方
密排六方
{1010}
{1011}
<1120>
3
6
Mg,Zr,Ti
Mg,Ti
×1
滑移系数目
12
12
12
常见金属
Cu,Al,Ni,Au
Fe,W,Mo
Fe,W
24
Fe
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
三种晶体结构的滑移系
第
六
章
塑
性
变
形
fcc和bcc中滑移系较多，故比hcp塑性好；对于fcc和
bcc，bcc中虽然滑移系的数目多，但滑移面的密排程
度低，且滑移方向较少，故bcc的塑性介于fcc和hcp
之间。
塑性-- fcc>bcc>hcp
滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方
向；因(1)密排面之间的距离最大，结合力较小，滑
移阻力较小，故易滑动； (2)沿密排方向原子密度
大，原子从原始位置达到新的平衡位置所需要移动
的距离小，阻力小。
滑移面 （密排面）
滑移方向（密排方向）
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第
六
章
塑
性
变
形
单晶体的塑性变形
3.单
晶体
的滑
移
6.2.1 滑移
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
4. 临界分切应力
滑移是在切应力作用下发生的。当晶体受力时，晶体中
的某个滑移系是否发生滑移，决定于沿此滑移系分切应
第 力的大小，当分切应力达到某一临界值时，滑移才能发
六 生。那么，在外力作用下，某个滑移系上能得到多大的
章
分切应力呢？
塑
性
变
形
以单晶体试棒
的拉伸为例
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
4.临界分切应力
第
六
章
设试棒横截面积为A；轴向拉力为P；滑移面法线与外
力P之间的夹角为φ，滑移方向与外力P之间的夹角为
λ, P在滑移方向上切向分力Pc=Pcosλ,
滑移面面积
P
滑移系上的分切应力
塑
性
变
形
式中
外力在滑移方向上的分解
6.2
6.2.1 滑移
单晶体的塑性变形
4. 临界分切应力
第
六
章
塑
性
变
形
临界分切应 晶体在滑移面上沿滑移方向开始滑移的最
力定义：
小分切应力（k） 。
 k ＝scoscos
实验表明， k 取决于金属的本性，不受，的影响；
s的取值
（由上式可知）
或＝90时，s
；
，＝45时，s最小，晶体易滑移；
取向因子：coscos
软取向： s值小（ ，＝45 ）
硬取向： s值大（ 或＝90 ）
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
4.滑移时晶体的转动
晶体借滑移发生塑性变形时，往往伴随着取向的改变，
即晶面转动
第
六
章
拉伸时,滑
移面和滑移
方向趋于 平
塑
行于力轴方
性
变 向
形
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
4.滑移时晶体的转动
压缩
晶面转动
第
六
章
压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。
塑
性
变
形
位向改变的结果，使φ角增大，λ减小，故
随滑移的进行，不仅滑移面转动，且滑移方
向也在旋转。原来处在软位向的滑移系，变
形阻力增大，即产生几何硬化；而处在硬位
向的滑移系可能转到软位向而参与滑移，即
产生几何软化。
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
5.多滑移和交滑移。
多滑移 若有几组滑移系相对于外力轴的取向相同，分切应
力同时达到临界值，或者由于滑移时的转动，使另一组滑
移系的分切应力也达到临界值，则滑移就在两组或多组滑
移系上同时或交替地进行，这种过程叫作“双滑移”或
“多滑移”。
在fcc中，若沿[001]方向施加外力，则
外力轴与4组{111}面的夹角均为54.70,
与[101]、
[011] 4个滑移方向
的夹角均为450,但与[110]、
间的夹
角为900，因此只能沿前4个方向滑移。
由于每个滑移面上包括2个滑移方向，故
有8个等效滑移系可以同时滑动，即产生
多滑移。
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
5.多滑移和交滑移
多滑移
铝中的滑移带。
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
5.多滑移和交滑移
交滑移 两个或多个滑移面沿共同的滑移方向同时或交替地
滑移。
同一滑移方向
6.2
单晶体的塑性变形
5.多滑移和交滑移
6.2.1 滑移
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
5.多滑移和交滑移
多
滑
移
和
交
滑
移
多滑移是由完全不同的两个滑移
系分别或交替进行滑移；
交滑移
与多滑
交滑移是由具有同一滑移方向的
移不同， 两个或多个滑移系同时启动而进
行。一般来说，只有螺位错可以
引起交滑移。
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.1 滑移
6.滑移的机理
实验证明，滑移是位错在切应力作用下运动的结果.
例：刃位错移动造成的滑移
滑移线是位错运动到晶体表面所产生的台阶。当一条
位错线移动到晶体表面时，便会留下一个原子间距的
台阶。同一滑移面上若有大量的位错线不断地移出，
则滑移台阶就不断增大，直到形成显微观察到的滑移
线（带）。
上节
多滑移
交滑移
与多滑
移不同，
交滑移
内容回顾
是由完全不同的两个滑移
系分别或交替进行滑移；
是由具有同一滑移方向的
两个或多个滑移系同时启
动而进行。一般来说，只
有螺位错可以引起交滑移。
本节
主要内容
6.2.2 孪生
6.3 多晶体的塑性变形
6.4 合金的塑性变形
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.2 孪生
1. 孪生现象
在切应力作用下,晶体的一部分沿一定晶面(孪晶
孪生变形： 面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另一部分
作均匀的切变所产生的变形。
变形部分与未变形部分以孪晶面为准，构成镜面
孪晶 对称，这两部分晶体合称孪晶（双晶）。
孪晶在显微
镜下呈带状
或透镜状，
锌中的变形孪晶 X200
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.2 孪生
1. 孪生现象
孪晶在显微
镜下呈带状
或透镜状，
α 铁的变形孪晶（纽曼带）
6.2
单晶体的塑性变形
6.2.2 孪生
2.孪生系统和原子的运动
孪生是在切应力作用下晶体内部发生均匀切变的过程，
即一部分晶体沿一定的晶面和晶向逐层移动。
以fcc中孪生变形为例，
说明原子的运动及特点:
面心立方晶体的孪生变形过程示意图
6.2
单晶体的塑性变形
2.孪生--原子的运动
6.2.2 孪生
孪生区域产
生了均匀切
变，即每层
（111）面相
对其相邻晶
面沿晶向移
动了该晶向
上原子间距
的分数
孪生变形也是通过位错运动来实现的，
但产生孪晶的位错其柏氏矢量必须小于
一个原子间距。孪生可看成是不全位错
滑过切变区中各层晶面而进行的。
面心立方晶体的
孪生变形过程
6.2
单晶体的塑性变形
镜面对称
6.2.2 孪生
6.2
2.
滑
移
和
孪
生
的
比
较
单晶体的塑性变形
6.2.2 孪生
滑移
孪生
2.
滑
移
和
孪
生
的
比
较
不全位错