1、材料性能學(xué)材料性能學(xué)1:232n緒論緒論n第第1 1章章 材料的彈性變形材料的彈性變形n第第2 2章章 材料的塑性變形材料的塑性變形n第第3 3章章 材料的斷裂與斷裂韌性材料的斷裂與斷裂韌性n第第4 4章章 材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能n第第5 5章章 材料的硬度材料的硬度n第第6 6章章 材料的沖擊韌性及低溫脆性材料的沖擊韌性及低溫脆性n第第7 7章章 材料的疲勞性能材料的疲勞性能n第第8 8章章 材料的磨損材料的磨損 n第第9 9章章 材料的高溫力學(xué)性能材料的高溫力學(xué)性能 n第第1010章章 材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕 n第第1111章章

2、材料的強(qiáng)韌化材料的強(qiáng)韌化 1:233金屬的塑性變形金屬的塑性變形變形變形第第2章章 材材料料的的塑塑性性變變形形金屬和高分子材料的主要金屬和高分子材料的主要成型方式成型方式1:234金屬的塑性變形金屬的塑性變形n第第2 2章章 材料的塑性變形材料的塑性變形鋼管軋制模擬鋼管軋制模擬(動畫動畫)塑料中空成型模擬塑料中空成型模擬1:235第第2章章 材料的塑性變形材料的塑性變形Plastic deformation of materialsn2.1. 2.1. 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理nPlastic deformation mechanismsn2.1.1 2.1.1 金屬與陶瓷晶體的

3、塑性變形機(jī)理金屬與陶瓷晶體的塑性變形機(jī)理nPlastic deformation mechanisms of Metal and ceramicsn2.1.2 2.1.2 陶瓷材料的塑性變形特點(diǎn)陶瓷材料的塑性變形特點(diǎn)nCharacteristics of plastic deformation of ceramic materialsn2.1.3 2.1.3 高分子材料的塑性變形高分子材料的塑性變形nPlastic deformation of the polymern2.2 2.2 冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶nRecovery and recrystallization

4、 of Cold-deformed metalsn2.2.1 2.2.1 塑性變形對材料性能的影響塑性變形對材料性能的影響nEffection of Plastic deformation on material propertiesn2.2.2 2.2.2 冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶nRecovery and recrystallization processn2.2.3 2.2.3 材料的熱加工與冷加工材料的熱加工與冷加工n2.3 塑性變形的力學(xué)性能指標(biāo)塑性變形的力學(xué)性能指標(biāo)nMechanical propeties材料材料科學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)1:236第第2 2章章 材

5、料的塑性變形材料的塑性變形n2.1. 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理n2.1.1 金屬與陶瓷晶體的塑性變形機(jī)理金屬與陶瓷晶體的塑性變形機(jī)理n一、單晶體的塑性變形nPlastic deformation of single crystalsn二、多晶體的塑性變形nPlastic deformation of multi-crystalsn （一）多晶體塑性變形的特點(diǎn) Characteristicsn （二）冷變形金屬的組織與結(jié)構(gòu) Structuren2.1.2 陶瓷材料的塑性變形特點(diǎn)n一、結(jié)合鍵對位錯(cuò)運(yùn)動的影響一、結(jié)合鍵對位錯(cuò)運(yùn)動的影響nBonding effect on dislocat

6、ionn二、單晶陶瓷的塑性變形特點(diǎn)二、單晶陶瓷的塑性變形特點(diǎn)n三、多晶陶瓷的塑性變形特點(diǎn)三、多晶陶瓷的塑性變形特點(diǎn)n四、非晶體陶瓷的塑性變形四、非晶體陶瓷的塑性變形n2.1.3 高分子材料的塑性變形機(jī)理n一、線性非晶態(tài)高分子材料的塑性變形nPlastic deformation of Linear amorphous polymersn二、結(jié)晶態(tài)高聚物的塑性變形nPlastic deformation of1:2372.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理塑性變形：微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生塑性變形：微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移永久性位移 （不可恢復(fù)）。（不可恢復(fù)）。2.1.1 金

7、屬與陶瓷晶體的塑性變形機(jī)理u 常溫下常溫下塑性變形塑性變形的的主要主要方式方式：滑移、孿生。：滑移、孿生。一、單晶體的塑性變形1:238n1. 滑移現(xiàn)象滑移現(xiàn)象J（一 ）滑移n切應(yīng)力切應(yīng)力 作用下，n晶體一部分相對另一部分n沿一定的晶面晶面（滑移面）（滑移面）和晶向和晶向（滑移方向）（滑移方向）產(chǎn)生產(chǎn)生相對位移，相對位移，n不破壞晶體內(nèi)部原子排列 規(guī)律性的塑變方式。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J滑移的滑移的n 位 錯(cuò)位 錯(cuò)機(jī)機(jī)制制2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理原子滑移1:23102.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:23112.12.1材料的

8、塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2312n滑移帶和滑移線只是晶格滑移結(jié)果的表象；n重新拋光后可去除。l光鏡下：滑移帶。l電境下：滑移線。1:2313問題二：問題二：產(chǎn)生滑移的條件產(chǎn)生滑移的條件? ? n滑移面 ：?n滑移方向：? 1:2314 產(chǎn)生滑移的條件：產(chǎn)生滑移的條件： l 面間距大面間距大；l 滑移矢量（柏氏矢量）小滑移矢量（柏氏矢量）小；n滑移面 ：密排面密排面n滑移方向：密排方向密排方向 2.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2315J2. 滑移系滑移系滑移面 ：密排面密排面滑移方向：密排方向密排方向 一個(gè)滑移面和該面上一個(gè)滑移方向的組合。滑移系個(gè)數(shù)滑移系個(gè)數(shù)=

9、 =滑移面數(shù)滑移面數(shù)每個(gè)面上的滑移方向數(shù)每個(gè)面上的滑移方向數(shù)2.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2317n fcc滑移系：n滑移面滑移面111，滑移方向滑移方向；n滑移系 43=12個(gè)Cu,Al,Ni,Au，-Fe等等塑性變形能力如何？塑性變形能力如何？1:2318-Fe,W,Mo等等塑性變形能力如何？塑性變形能力如何？次滑移系：次滑移系：1:2320Mg,Zn,Ti,Zr等等塑變能力？塑變能力？1:23213.3.材料塑性與滑移系數(shù)目材料塑性與滑移系數(shù)目-關(guān)系關(guān)系: :1）一般滑移系越多，塑性越好；2）與滑移面密排程度滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)；fcc

10、bcc hcp 滑移面滑移面 1114 1106 00011 滑移方向滑移方向 1103 1112 11203 1:2322？問題四：？問題四：n在眾多的滑移系中，是否同時(shí)在眾多的滑移系中，是否同時(shí)參與滑移？參與滑移？ 即：是否即：是否同時(shí)開動同時(shí)開動？n同時(shí)開動容易進(jìn)行滑移？還是同時(shí)開動容易進(jìn)行滑移？還是依次先后開動依次先后開動容易進(jìn)行？容易進(jìn)行？開動的滑移系；開動的滑移系； 滑移的臨界分切應(yīng)力滑移的臨界分切應(yīng)力!J4. 滑移的臨界分切應(yīng)力（滑移的臨界分切應(yīng)力（ c）（）（ Schmid施密特定律） ：外力在滑移方向上的分解。外力在滑移方向上的分解。 c c：在：在滑移面滑移面上沿上沿滑移方

11、向滑移方向開始滑移的開始滑移的最小分切應(yīng)力最小分切應(yīng)力。臨界分切應(yīng)力：臨界分切應(yīng)力： c scos cos 外力在滑移方向上的分解：屈服時(shí)，塑變開始：屈服時(shí)，塑變開始： s取向因子：取向因子：cos cos Schmid因子因子1:23241:23251:23261:23271:2328Jcos cos 大時(shí)，=45時(shí)，分解得到的 c值最大（或在較小的 s下達(dá)到 c ），晶體易滑移：軟取向軟取向。 c scos cos J或90時(shí)， =0 ：硬取向。硬取向。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2329n例例：在面心立方晶胞001上施加100MPa的應(yīng)力，求滑移系(111) 上的

12、分切應(yīng)力。 011011n解：確定該滑移系對應(yīng)力軸解：確定該滑移系對應(yīng)力軸的相對取向。的相對取向。n滑移方向和應(yīng)力軸的夾角滑移方向和應(yīng)力軸的夾角=45，cos=0.707。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理n由施密特定律： 13=54.76 coscos11000.70740.83MPa所以，滑移系(111) 011上的分切應(yīng)力為40.8MPa。 n滑移面的法線111和應(yīng)力軸001夾角有：1:2331？問題五：？問題五：n處于處于軟取向軟取向的滑移系被開動后的滑移系被開動后 是否是否一直滑移一直滑移下去？下去？n處于處于硬取向硬取向的滑移系？的滑移系？n如何使晶體材料整體如何使晶

13、體材料整體均勻變形均勻變形？1:2332J5. 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動位向和晶面的變化：力偶1及2使滑移面向拉伸軸向轉(zhuǎn)動2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2333l 拉伸時(shí)，滑移面和滑移方向趨于平行平行于力軸方向;l 壓縮時(shí)，晶面逐漸趨于垂直垂直于壓力軸線。壓縮轉(zhuǎn)動1:2334取向因子變化：K幾何幾何硬化硬化： ， 遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離45 ，滑移變得困難；，滑移變得困難；K幾何幾何軟化軟化： ， 接近接近45 ，滑移變得容易。，滑移變得容易。2.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2335J小結(jié)：滑移條件與過程小結(jié)：滑移條件與過程n滑移系：滑移面密排面n 滑移

14、方向密排方向2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理一般地：滑移系越多，材料塑性越好；與滑移面密排程度滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)；與同時(shí)開動滑移系數(shù)目有關(guān)軟/硬取向。滑移的臨界分切應(yīng)力滑移的臨界分切應(yīng)力! !滑移時(shí)的轉(zhuǎn)動使滑移時(shí)的轉(zhuǎn)動使軟/硬取向變化，保證變形均勻！1:2336p6. 6. 單滑移、多滑移、交滑移和復(fù)滑移單滑移、多滑移、交滑移和復(fù)滑移 1） 單滑移n只有一個(gè)特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開動時(shí)，形成單滑移。l一個(gè)晶粒內(nèi)只有一個(gè)晶粒內(nèi)只有一組平行一組平行的的滑滑移線移線( (帶帶) )。l變形量很小變形量很小的情況下發(fā)生。的情況下發(fā)生。l位錯(cuò)在滑移過

15、程中不與其它位錯(cuò)在滑移過程中不與其它位錯(cuò)交互作用，因此對材料的位錯(cuò)交互作用，因此對材料的強(qiáng)化作用很弱。強(qiáng)化作用很弱。 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:23372） 交滑移：（材料科學(xué)基礎(chǔ)螺位錯(cuò)）螺位錯(cuò)的交滑移和雙交滑移。晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。交滑移交滑移1:2338Al易交滑移，波紋狀滑移帶2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:23393） 多滑移：n在多個(gè)（2）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。n外力對多個(gè)滑移系的取向因子取向因子相同相同。n多滑移比單滑移更困難。強(qiáng)化材料強(qiáng)化材料。奧氏體鋼交叉滑移帶 1:2340n主滑移系：主滑移

16、系：c時(shí)，先啟動的滑移系（一次滑移）。4） 復(fù)滑移：（先后開動）n共軛滑移系：共軛滑移系： 隨滑移的進(jìn)行，晶體取向變化，啟動的另一個(gè)等同的滑移系。(第二滑移系) l共軛滑移系開動時(shí)與共軛滑移系開動時(shí)與主滑移系滑移線交割，主滑移系滑移線交割，起動較困難；起動較困難；J 滑移的表面痕跡 :J 單滑移：單一方向的滑移帶；J 交滑移：波紋狀的滑移帶。J 多滑移：相互交叉的滑移帶；奧氏體鋼交叉滑移帶 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2342小結(jié)小結(jié)n滑移滑移2.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理（動畫）J滑移的滑移的n 位錯(cuò)位錯(cuò)機(jī)制機(jī)制1:23442.1 2.1 材料的

17、塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J 滑移的表面痕跡 :J 單滑移：單一方向的滑移帶；J 交滑移：波紋狀的滑移帶。J 多滑移：相互交叉的滑移帶；奧氏體鋼交叉滑移帶 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2346問題二：問題二：產(chǎn)生滑移的條件產(chǎn)生滑移的條件? ? 結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上n滑移面 ：?n滑移方向：? 1:2347滑移系滑移系1:2348？問題四：？問題四：n在眾多的滑移系中，是否同時(shí)參與滑移？ 即：是否同時(shí)開動？n同時(shí)開動容易進(jìn)行滑移？還是依次先后開動容易進(jìn)行？開動的滑移系；開動的滑移系； 滑移的臨界分滑移的臨界分切應(yīng)力切應(yīng)力!1:2349？問題五：？問題五：n處于處于軟取向軟取向

18、的滑移系被開動后的滑移系被開動后 是否是否一直滑移一直滑移下去？下去？n處于處于硬取向硬取向的滑移系？的滑移系？n如何使晶體材料整體如何使晶體材料整體均勻變形均勻變形？1:2350塑性變形的另一種方式塑性變形的另一種方式1:2351J（二）孿生n在切應(yīng)力切應(yīng)力作用下，晶體一部分相對于另一部分沿一定的晶面晶面和晶向晶向發(fā)生均勻切變，均勻切變，形成晶體取向晶體取向的 鏡面對稱鏡面對稱關(guān)系。雙胞胎雙胞胎! !2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:23521:23531. 孿生晶體學(xué)n晶體的孿晶面孿晶面和孿生方向?qū)\生方向與晶體結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。1:2354fccfcc中，每層（中，每層（11

19、1111）面都相對于其鄰晶）面都相對于其鄰晶沿沿 方向位移了方向位移了21131d1:23552.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J2. 孿生的特點(diǎn)l 孿晶面兩側(cè)晶體的位向不同位向不同，呈鏡面對稱鏡面對稱；l 孿生是一種均勻均勻的切變切變；l 切變時(shí)原子移動原子移動距離是原子間距原子間距的分?jǐn)?shù)倍分?jǐn)?shù)倍； l 孿晶經(jīng)拋光與浸蝕后仍能重現(xiàn)重現(xiàn)。 1:2356l孿晶一般呈片狀。Zn中的孿晶 材料之美材料之美- -材料微觀世界與自然之美材料微觀世界與自然之美1:2357Mg-LiMg-Li合金擠壓拉伸合金擠壓拉伸二次孿晶二次孿晶阡陌田野阡陌田野 材料之美材料之美- -材料微觀世界與自然之美

20、材料微觀世界與自然之美1:2358Mg-LiMg-Li合金擠壓時(shí)效處理合金擠壓時(shí)效處理孿晶片孿晶片TEMTEM圖圖瀑布瀑布 1:2359問題？問題？（動畫）1:2360l孿晶形核形核一般需 高應(yīng)力高應(yīng)力。l孿晶長大應(yīng)力較小， 爆發(fā)方式長大爆發(fā)方式長大， 拉伸曲線呈鋸齒狀。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理l 孿晶常見于hcp和bcc晶體，fcc晶體中很難發(fā)生孿生。l 孿生本身對塑變的貢獻(xiàn)不大，但孿晶改變了晶體的位孿晶改變了晶體的位向向，使新滑移系開動新滑移系開動，間接對塑性變形有貢獻(xiàn)。 滑移滑移孿生孿生相同點(diǎn)相同點(diǎn)1 1 均勻切變；均勻切變；2 2 沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；不改變

21、結(jié)構(gòu)。沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；不改變結(jié)構(gòu)。不不同同點(diǎn)點(diǎn) 晶體位向晶體位向不改變不改變。改變，改變，形成鏡面對稱關(guān)系形成鏡面對稱關(guān)系位移量滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大。小于孿生方向上的原子間距，較小。對塑變對塑變貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)很大，總變形量大很大，總變形量大。有限，總變形量小。有限，總變形量小。變形應(yīng)力一定的一定的cc遠(yuǎn)高于滑移遠(yuǎn)高于滑移變形條件一般先發(fā)生滑移一般先發(fā)生滑移滑移困難時(shí)發(fā)生滑移困難時(shí)發(fā)生變形機(jī)制全位錯(cuò)運(yùn)動的結(jié)果不全位錯(cuò)運(yùn)動的結(jié)果2h1:2362J二、二、 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 1:2363J二、二、 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 晶粒？晶粒？和和晶界？晶界？1:236

22、4 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理哪些哪些晶粒晶粒開動開動？1:2365晶界的作用？晶界的作用？ （動畫）多晶體塑變（動畫）多晶體塑變1:2366 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理位錯(cuò)在晶界塞積位錯(cuò)在晶界塞積應(yīng)力集中應(yīng)力集中相鄰晶粒位錯(cuò)源開動相鄰晶粒位錯(cuò)源開動 相鄰晶粒變形相鄰晶粒變形 塑變塑變 1:2367J（一） 多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)1各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性不同時(shí)性和不均勻性。2各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性相互協(xié)調(diào)性。3滑移的傳遞：激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。2.12

23、.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理（多晶體塑變特點(diǎn)）l取向差效應(yīng)：(二）二） 晶界阻滯效應(yīng)：（竹節(jié)效應(yīng)晶界阻滯效應(yīng)：（竹節(jié)效應(yīng)動畫動畫）晶界對變形的阻礙作用：l 晶界原子排列不規(guī)則，分布有大量缺陷；晶界原子排列不規(guī)則，分布有大量缺陷；l 滑移、孿生多終止于晶界，極少穿過。滑移、孿生多終止于晶界，極少穿過。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理l 晶界對變形的阻礙作用l 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度晶粒越細(xì)，強(qiáng)度s，b，-1越高。越高。J細(xì)晶強(qiáng)化：l原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動的阻力越大。位錯(cuò)運(yùn)動的阻力越大。l (霍爾配奇 Hall-Petch公式)：J小結(jié)：小

24、結(jié)：晶體（金屬）的塑變機(jī)理晶體（金屬）的塑變機(jī)理n單晶體：滑移，孿生滑移，孿生n多晶體：非同時(shí)性、非均勻性；非同時(shí)性、非均勻性； 晶界阻礙滑移。 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒- -強(qiáng)化、韌化。強(qiáng)化、韌化。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理n單晶體：滑移，孿生滑移，孿生n多晶體：非同時(shí)性、非均勻性；非同時(shí)性、非均勻性； 晶界阻礙滑移。 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒- -強(qiáng)化、韌化。強(qiáng)化、韌化。1:23712.12.1材料的塑性材料的塑性變形機(jī)理變形機(jī)理孿生孿生孿生變孿生變形形.swf變形變形1:2372晶界的作用？晶界的作用？ J2.1.2 2.1.2 陶瓷材料的塑性變形陶瓷材料的塑性變形 一、結(jié)合鍵對位

25、錯(cuò)運(yùn)動的影響 J一、單晶陶瓷的塑性一、單晶陶瓷的塑性 J二、多晶陶瓷的塑性二、多晶陶瓷的塑性 J三、非晶陶瓷的塑性三、非晶陶瓷的塑性 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理2.1.2 2.1.2 陶瓷材料的塑性變形陶瓷材料的塑性變形 一、結(jié)合鍵對位錯(cuò)運(yùn)動的影響 金屬：金屬：位錯(cuò)運(yùn)動時(shí)不破壞金屬鍵，固有特性固有特性是是軟軟的的。共價(jià)鍵共價(jià)鍵(共價(jià)晶體共價(jià)晶體)：位錯(cuò)運(yùn)動時(shí)，破壞鍵合， 點(diǎn)陣阻力高。固有特性固有特性是是硬硬的的。共價(jià)鍵的斷裂共價(jià)鍵的斷裂 共價(jià)晶體共價(jià)晶體金屬的變形金屬的變形 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理離子晶體：l水平方向水平方向100滑移一半時(shí)，同號

26、滑移一半時(shí)，同號離子處于最近鄰位離子處于最近鄰位置，置，靜電斥力靜電斥力大，大，位錯(cuò)難以運(yùn)動；位錯(cuò)難以運(yùn)動； l沿沿45110面和面和方向方向滑移，靜電斥力小， 運(yùn)動較容易-主滑移系主滑移系。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理1:2376離子晶體產(chǎn)生滑移的條件：離子晶體產(chǎn)生滑移的條件： l 面間距面間距 d 大；大；l 滑移矢量（柏氏矢量滑移矢量（柏氏矢量 b）小；）小；l 每個(gè)每個(gè)面上面上是是同一種電荷同一種電荷的原子，的原子，相對滑移面相對滑移面上上的的電荷相反。電荷相反。塑變難易程度：塑變難易程度：(難）難）共價(jià)晶體共價(jià)晶體離子晶體離子晶體金屬（易）金屬（易）2.12.1材

27、料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理一、單晶陶瓷的塑性一、單晶陶瓷的塑性 n僅少數(shù)僅少數(shù) MgOKCl KBr ( fcc, NaCl 型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu) ) 在室溫室溫下有塑性塑性。n單晶可以單晶可以彎曲彎曲不斷裂，不斷裂，LiF單晶有上、下屈服點(diǎn)。單晶有上、下屈服點(diǎn)。n 20世紀(jì)世紀(jì)50年代，年代，AgCl離子晶體可離子晶體可冷軋冷軋變薄。變薄。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理JNaCl結(jié)構(gòu)的離子晶體：結(jié)構(gòu)的離子晶體：J低溫時(shí)：低溫時(shí)：滑移最容易在110面和方向發(fā)生。 -主滑移系主滑移系2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J次滑移系次滑移系100運(yùn)動：靜電力松馳。J高溫

28、時(shí)：高溫時(shí)： T1300以上2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理某些陶瓷晶體的某些陶瓷晶體的主、次滑移系主、次滑移系 二、多晶陶瓷的塑性二、多晶陶瓷的塑性 n多晶體工程陶瓷的塑性來源：J晶內(nèi)晶內(nèi)：滑移或?qū)\生J晶界晶界：滑動或流變。 透明氧化鋁透明氧化鋁 1200 x75氧化鋁瓷氧化鋁瓷2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J室室(低低)溫：溫：J不易塑變，脆性斷裂不易塑變，脆性斷裂。共價(jià)晶體：SiC、Si2N4，金剛石離子晶體：Al2O3、MgO、CaO等都難以變形。n（1 1）個(gè)別有利取向的滑移，受周圍晶粒和晶界的）個(gè)別有利取向的滑移，受周圍晶粒和晶界的 制約，制約，滑

29、移困難滑移困難。n（2 2）氣孔、微裂紋、玻璃相等，位錯(cuò)更不易傳播，）氣孔、微裂紋、玻璃相等，位錯(cuò)更不易傳播，位錯(cuò)塞積在晶界，產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)裂紋，導(dǎo)致位錯(cuò)塞積在晶界，產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)裂紋，導(dǎo)致快速斷裂快速斷裂 （陶瓷的臨界裂紋尺寸往往很小）（陶瓷的臨界裂紋尺寸往往很小） 。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理J高溫高溫(0.5Tm（K），），Tm熔點(diǎn)熔點(diǎn))：J晶內(nèi)和晶界晶內(nèi)和晶界可出現(xiàn)可出現(xiàn)塑性變形塑性變形現(xiàn)象。現(xiàn)象。J大多晶體在大多晶體在1000以上才出現(xiàn)以上才出現(xiàn)主滑移系主滑移系運(yùn)動引起運(yùn)動引起的塑性形變。的塑性形變。J可開動次滑移系；可開動次滑移系；J多晶陶瓷的塑變主要

30、為多晶陶瓷的塑變主要為蠕變?nèi)渥儯?來源于來源于晶界相晶界相 的的滑動或流變滑動或流變。 晶內(nèi)位借基本上沒有啟動，晶粒基本不變。晶內(nèi)位借基本上沒有啟動，晶粒基本不變。n晶粒越細(xì)晶粒越細(xì)，晶界晶界所占比例越大，晶界的作用越大。三、非晶陶瓷的變形三、非晶陶瓷的變形 非晶態(tài)玻璃材料：l一定的溫度下，通過熱激活改變分子位置一定的溫度下，通過熱激活改變分子位置 粘性流動。粘性流動。l無滑移和孿生，常溫下無塑變（性）。無滑移和孿生，常溫下無塑變（性）。2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理室(低)溫高溫(0.5Tm)單晶陶瓷單晶陶瓷滑移滑移 110 110 100100次滑移系次滑移系運(yùn)動運(yùn)動多晶

31、陶瓷多晶陶瓷不易塑變，脆性斷裂晶界滑動（蠕變）+晶內(nèi)滑移非晶陶瓷非晶陶瓷無滑移無滑移和和孿生孿生，無塑變無塑變粘性流動粘性流動J小結(jié)：陶瓷材料的塑變小結(jié)：陶瓷材料的塑變2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理2.1.3 高分子材料的塑性變形機(jī)理高分子材料的塑性變形機(jī)理J一、線性非晶態(tài)高分子材料的塑性變形一、線性非晶態(tài)高分子材料的塑性變形 二、結(jié)晶態(tài)高聚物的塑性變形二、結(jié)晶態(tài)高聚物的塑性變形2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理一、線性非晶態(tài)高分子材料的塑性變形機(jī)理一、線性非晶態(tài)高分子材料的塑性變形機(jī)理 2.12.1材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理（一）（一）聚合物在聚合物

32、在拉應(yīng)力拉應(yīng)力作用下，作用下，在材料的在材料的薄弱處薄弱處或或缺陷部位缺陷部位產(chǎn)生局部塑變，產(chǎn)生局部塑變，纖維取向，形成纖維取向，形成裂紋或空洞裂紋或空洞，取向纖維和空洞交織取向纖維和空洞交織分布，分布，該區(qū)域該區(qū)域密度減小密度減小50%50%；對光線的反射能力很高，呈銀色，稱為對光線的反射能力很高，呈銀色，稱為銀紋銀紋。 聚苯乙烯板中的銀紋 箭頭：主應(yīng)力方向 2.1 2.1 材料的塑性變形機(jī)理材料的塑性變形機(jī)理n1) 銀紋是高分子材料高分子材料所特有特有的一種力學(xué)現(xiàn)象。J（二）銀紋的（二）銀紋的特點(diǎn)：特點(diǎn)：n2) 銀紋有可逆性。在壓力壓力下或在Tg以上退火退火時(shí)， 銀紋回縮、消失。l非晶態(tài)聚

33、合物非晶態(tài)聚合物uPS、PMMA、PC等透明材料等透明材料l某些結(jié)晶聚合物某些結(jié)晶聚合物uPP1:2390序號 塑料名稱 代號1 丙稀腈、丁二稀、苯乙烯 ABS2 氨基樹脂 AF3 氯化聚醚 CP4 環(huán)氧樹脂 EP5 聚三氟氯乙烯 F36 聚四氟乙烯 F47 聚四氟乙烯 增強(qiáng) F4+20%GF8 聚全氟乙丙烯 F469 高密度聚乙烯 (孖力士) HDPE10 高抗沖聚苯乙烯 (不脆膠) HIPS11 硬質(zhì)聚氯乙烯 HPVC12 液晶聚合物 LCP13 低密度聚乙烯 LDPE14 改性聚苯醚 MPPO15 聚酰胺6 PA616 聚酰胺6 增強(qiáng) PA6+30%GF17 聚酰胺66 PA6618 聚酰胺66 增強(qiáng) PA66+30%GF19 聚芳砜 PASF20 聚對苯二甲酸丁二醇酯 PBT21 聚對苯二甲酸丁二醇酯 增強(qiáng) PBT+30%GF22 聚碳酸脂 (防彈膠) PC23 聚碳酸脂 增強(qiáng) PC+30%GF25 聚醚醚酮 PEEK26 聚醚酮 PEK27 聚醚酮酮 PEKK28 聚醚砜 PES29 聚對苯二甲酸乙二醇酯 PET30 (滌綸(的確涼) PET+30%GF31 酚醛塑料 (