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1、31 金属的塑性变形与再结晶 311 金属的塑性变形 312 冷塑性变形对金属性能与组织的影响 313 回复与再结晶 314 金属的热塑性变形32 高分子材料的变形特点 321 高聚物的弹性变形 322 高聚物的粘弹性变形 323 线型高聚物的变形特点 324 体型高聚物的变形特点33 陶瓷材料的变形 331 陶瓷材料的弹性变形 332 陶瓷材料的塑性变形及蠕变 333 陶瓷材料的强度、硬度和断裂,目录,第3章 材料的变形,3.1 金属的塑性变形与再结晶,3.1.1 金属的塑性变形 1.单晶体的塑性变形 滑移带，如图3-1所示。,图3-1 纯锌单晶体滑移变形示意图,滑移变形具有以下特点:滑移在
2、切应力作用下产生(图3-2)。滑移沿原子密度最大的晶面和晶向发生。滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍。滑移的同时伴随着晶体的转动。如图3-1(b)右图所示。,图 3-2 晶体在切应力作用下的变形,滑移的机理,图3-3 位错的运动,图3-4 通过位错运动产生滑移的示意图,2.多晶体的塑性变形,(1)晶粒取向的影响(2)晶界的影响(3)晶粒大小的影响,图3-5 两个晶粒试样在拉伸时的变形,因此，一般在室温使用的结构材料都希望获得细小而均匀的晶粒。因为细晶粒不仅使材料具有较高的强度、硬度，而且也使它具有良好的塑性和韧性，即具有良好的综合力学性 能。故生产中总是尽可能地细化晶粒。,3.1.2
3、 冷塑性变形对金属性能与组织的影响,1.冷塑性变形对金属显微组织的影响 2.亚结构的变化 3.形变织构的产生 形变织构有两种类型:拔丝时形成的形变织构称为丝织构，其主要特征为各晶粒的某一晶向趋于平行于拉 拔方向。轧板时形成的形变织构称为板织构，其主要特征为各晶粒的某一晶面和晶向分别趋 于平行于轧制面和轧制方向。,4.塑性变形对金属性能的影响,塑性变形后金属性能变化最显著的是力学性能。随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化或形变强化。,图3-6 冷冲压示意图,5.残余应力,内应力分为三类:宏观残余应力:是由工件不同部分的宏观变形不均引起的。微观残余应力:是由
4、晶粒或亚晶粒之间的变形不均产生的。点阵畸变:是由工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的。内应力的产生使材料变脆，耐蚀性降低。,3.1.3 回复与再结晶,1.回复 2.再结晶 对于工业用纯金属(纯度大于99.9%)，其再结晶温度与熔点间的关系可按下列经 验公式计算:T再=（0.350.4）T熔 式中 T再金属的再结晶温度，K;T熔金属的熔点，K。实际生产中，为了消除加工硬化，必须进行中间退火。经冷变形后的金属加热到再结晶温度以上100200，保温适当时间，使变形晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除加工硬化和残余应力的退火，称为再结晶退火。3.晶粒长大,3.1.4 金
5、属的热塑性变形,1.热加工与冷加工的本质区别 金属的冷塑性变形加工和热塑性变形加工是以再结晶温度来划分的。凡在金属的再结晶温度以上进行的加工，称为热加工，如锻造热轧等;在再结晶温度以下进行的加工称为冷加工，如冷轧冷拉等。2.热加工对金属组织和性能的影响(1)消除铸态金属的组织缺陷(2)细化晶粒(3)形成纤维组织(4)形成带状组织,3.2 高分子材料的变形特点,图3-7 橡胶的拉伸曲线,3.2.1 高聚物的弹性变形 图3-7是橡胶的拉伸曲线。,3.2.2 高聚物的黏弹性变形 3.2.3 线型高聚物的变形特点 如图3-8(a)所示。,图3-8 线型高聚物的应力-应变曲线,3.2.4 体型高聚物的变
6、形特点,图3-9 环氧树脂在室温下 单向拉伸和压缩时的应力-应变曲线,3.3 陶瓷材料的变形,3.3.1 陶瓷材料的弹性变形 材料在静拉伸载荷下，一般都要经过弹性变形、塑性变形及断裂三个阶段。3.3.2 陶瓷材料的塑性变形及蠕变 3.3.3 陶瓷材料的强度、硬度和断裂 目前主要采用以下几种方法提高陶瓷材料的实际强度及改善其脆性:制造颗粒细的、致密度高的、均匀的、较纯净的陶瓷，以尽量减少组织中的各种杂质和缺陷。将陶瓷制成纤维，甚至晶须，可以大大减小各种缺陷产生的几率，能使强度提高12个数量级。在陶瓷表面造出一个残余应力层。,思考题,3-1 什么是滑移?3-2 单晶体塑性变形的最基本方式是什么?在实际晶体中，它是通过什么来实现的?3-3 多晶体的塑性变形比单晶体复杂，它的不同点主要表现在哪几个方面?3-4 塑性变形对金属性能的影响有哪些?3-5 什么是加工硬化?它在生产中有何利弊?如何消除加工硬化?3-6 简述加热温度对冷塑性变形金属的组织和性能的影响。3-7 实际生产中，金属的再结晶温度是如何确定的?3-8 热加工与冷加工的本质区别是什么?它对金属的组织和性能有何影响?3-9 简述高聚物的变形特点。3-10简述陶瓷的变形特点。,目录,
