第五章金属材料的塑性变形纳米铜的室温超塑性弹性变形－弹塑性变形－断裂1)应力：作用在材料任一截面单位面积上的力。弹性变形阶段I：s<σe，s-e为线性关系；屈服阶段II弹塑性变形阶段III：应力在σe到σb之间发生均匀塑性变形；颈缩阶段IV：σb之后；断裂：发生在K点。切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向(滑移方向）产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律的塑变方式叫滑移。光学显微镜：滑移带电子显微镜：每条个滑移带由许多平行滑移线组成对于Al单晶：每根滑移线的滑移量为100~200nm；两滑移线间距~20nm；滑移带之间~2000nm切应力的作用下，晶格发生弹性外扭，进一步将使晶格发生滑移。外力去除后，由于原子到了一新的平衡位置，晶体不能恢复到原来的形状，而保留永久的变形。大量晶面的滑移将得到宏观变形效果，在晶体的表面将出现滑移产生的台阶。作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分离，材料则出现断裂。滑移发生的晶面称为滑移面，通常为晶体的最密排晶面；滑移滑动的方向称为滑移方向，通常也为晶体的最密排方向；一个滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个可以滑移的方式称为“滑移系”。FCC滑移系对性能的影响左图中单晶体受拉应力F作用，滑移面法线方向N与F夹角为f，滑移方向和F夹角为λ；注意：滑移方向S、拉力轴F和滑移面的法线N三者不必在同一平面，即f+λ≠900。滑移方向上的分切应力为：当t达到某一临界值tc时，晶体产生滑移变形，这时对应的正应力s为单晶体的屈服应力sy，称为施密特定律。sy=tc/cosfcoslc取决于金属的本性，不受f、的影响；屈服强度σy则随拉力轴相对于晶体的取向不同而不同，即晶体材料存在各向异性。2.2.3滑移时晶体的转动当外力作用于单晶体试样上时，它在某些相邻层晶面上所分解的切应力使晶体发生滑移，而正应力和垂直滑移方向的另一正应力因滑移错开组成一力偶，使晶体在滑移的同时向外力方向发生转动。2.2.4滑移变形的主要特点1。实际金属滑移所需的切应力比理论值低几个数量级，如：金属滑移理论切应力滑移实测切应力Cu6272MPa0.98MPaAg4410MPa0.588MpaZn4704Mpa0.921Mpa大量的理论研究证明，滑移是由于滑移面上位错运动而造成的。上图表示一刃型在切应力的作用下的运动过程，通过一根位错从滑移面的一侧运动到另一侧便造成一个原子间距的滑移。第三节多晶体的塑性变形位错在晶界处的塞积产生了大的应力集中，当应力集中能使相邻晶粒的位错源开动，相邻取向不利的晶粒也能开始变形；相邻晶粒的变形也使位错塞积产生的应力集中得以松弛，原来变形的晶粒可以进一步的变形，这就是滑移的传播过程。位错塞积造成很大的应力集中，这一应力集中使相邻晶粒某些滑移系上的分切应力达到临界切应力值，于是位错源开动，开始塑性变形。但是多晶体中每个晶粒都处于其它晶粒的包围之中，其变形不能是孤立的，必然要与邻近晶粒相互协调配合。（独立变形会导致晶体分裂）条件：独立滑移系5个。（保证晶粒形状的自由变化）3.2变形的协调由于每个晶粒的位向不同，同一外力作用下，每个晶粒中不同滑移面和滑移方向上所受的分切应力亦不同。滑移面和滑移方向处于或接近于与外力成45o，即施密特因子较大的晶粒，必将首先发生滑移变形，通常称这种位向的晶粒为处于“软位向”；滑移面或滑移方向处于或接近于与外力相平行或垂直，即施密特因子较小(接近0)的晶粒则处于“硬位向”，它们所受的分切应力将较小，较难发生滑移。由此可见，多晶体金属中的塑性变形将会在不同晶粒中逐批发生，是个不均匀的塑性变形过程。外力作用下，当首批处于软位向的晶粒发生滑移时，其周围处于硬位向的晶粒尚不能发生滑移而只能以弹性变形相适应，便会在首批晶粒的晶界附近造成位错堆积，随着外力增大至应力集中达到一定程度，形变才会越过晶界，传递到另一批晶粒中。随着滑移的发生，伴随晶粒的转动，其位向同时也在变化，有的位向在硬化，有的位向在软化，软位向的晶粒开始滑移变形。式中的d为晶粒的平均直径，k为比例常数。这是个经验公式，但又表达了一个普遍规律。该公式常称为霍尔-佩奇(Hall-Petch)关系。晶粒愈细，单位体积中晶粒数量愈多，变形时同样的形变量便可分散在更多的晶粒中发生，晶粒转动的阻力小，晶粒间易于协调，产生较均匀的变形，不致造成局部的应力集中。因而断裂前便可发生较大的塑性形变量，具有较高的冲击载荷抗力。形成纤维组织（1）线(丝)织构：某一晶向趋于与变形方向平行。(如拉拔时形成)（2）面(板)织构：某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平行于主变形方向。(轧制