材料的形变和再结晶.ppt

在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。引起蠕变的这一应力称蠕变应力。在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。*第53页,共68页，2024年2月25日，星期天1.蠕变曲线在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形ε与时间t的关系可用典型的蠕变曲线表示，斜率表示蠕变速率，曲线可分下列几个阶段：第I阶段：减速蠕变阶段(图中ab段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形ε0，以后随加载时间的延续，变形连续进行，但变形速率不断降低；第II阶段：恒定蠕变阶段，曲线bc段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率；第III阶段：曲线上从c点到d点断裂为止，也称加速蠕变阶段，随蠕变过程的进行，蠕变速率显著增加，直至最终产生蠕变断裂。*第54页,共68页，2024年2月25日，星期天2.蠕变机制蠕变主要形变机理有3种：（1）位错蠕变：一般情况，滑移面上的位错运动受阻产生塞积，滑移受阻，只有在更大的切应力才能使位错重新开动增殖。高温下，刃型位错借助热激活攀移到邻近的滑移面而继续滑移，攀移减小了位错塞积产生的应力集中，使加工硬化减弱了，回复过程得以进行，当蠕变引起的加工硬化速率和高温回复的软化速率相等时-蠕变第二阶段；（2）扩散蠕变：当温度很高和应力很低时，蠕变是靠空位的移动造成的；（3）晶界滑动蠕变：在高温蠕变条件下，晶界上的原子易于扩散，受力后易于产生滑动，故促进蠕变进行。*第55页,共68页，2024年2月25日，星期天5.4.4超塑性材料在一定条件下进行热变形，可获得延伸率达到500%－2000%的均匀塑性变形，且不发生缩颈现象，材料的这种特性，称为超塑性。*第56页,共68页，2024年2月25日，星期天1.产生超塑性的条件：①材料具有等轴细小的组织，晶粒直径小于10μm，而且在超塑性变形过程中晶粒不显著长大；②超塑性变形温度范围在(0.5－0.65)Tm范围内进行。③低应变速率，一般在10-2－10-4s-1范围内，以保证晶界扩散过程顺利进行。*第57页,共68页，2024年2月25日，星期天2.超塑性的特征在高温下，材料的流变应力不仅是应变和温度T的函数，而且对应变速率也很敏感。存在以下关系：σ(ε，T)=Kε’mK为常数，m为应变速率敏感指数，金属要具备超塑性，m一般在0.3以上；晶粒越细，m值越大，在超塑性材料中获得微晶是关键。*第58页,共68页，2024年2月25日，星期天3.超塑性的本质关于超塑性的本质，多数观点认为系由晶界转动与晶粒转动所致。如下图所示：*第59页,共68页，2024年2月25日，星期天超塑性组织结构变化具有以下特征：（1）超塑性变形时，没有晶内滑移也没有位错密度增高；（2）由于超塑性变形在高温下长时间进行，因此晶粒会长大；（3）尽管变形量很大，但晶粒形状始终保持等轴；（4）原来两相呈带状分布的合金，超塑性变形后变为均匀分布；（5）利用冷变形和再结晶方法制取超细晶粒合金，如果合金有织构，则在超塑性变形后消失。*第60页,共68页，2024年2月25日，星期天4.超塑性的应用高变形能力的应用超塑成形工艺按成形介质可分为气压成形、液压成形、无模成形、无模拉拔。在航空航天领域中，应用最为广泛的超塑成形方法是板材气压成形，也称吹塑成形。吹塑成形是一种用低能、低压获得大变形量的板料成形技术。具备超塑性的材料包括钛合金、铝合金、镁合金、高温合金、锌铝合金、铝锂合金等。减振能力的应用合金在超塑性温度下具有使振动迅速衰减的性质，因此可将超塑性合金直接制成零件以满足不同温度下的减振需要。*第61页,共68页，2024年2月25日，星期天5.5陶瓷材料的变形特点由于陶瓷材料具有离子键或共价键的键合结构，因此陶瓷材料表现出高的熔点，也表现出高的弹性模量。实验证明，熔点与弹性模量常常保持一致关系，甚至正比关系，这是由于熔点和弹性模量都是原子间结合力的大小所决定的。*第62页,共68页，2024年2月25日，星期天陶瓷材料的脆性还与其制备工艺有关，烧结陶瓷难免存在孔隙，可以导致裂纹以及应力集中，关于陶瓷还要注意：（1）非晶陶瓷和陶瓷不同，在玻璃化温度以下，会产生弹性变形（2）变形温度对陶瓷的力学行为产生明显影响，随变形温度提高，塑形变形能力变大。（3）改善陶瓷脆性：降低晶粒尺寸、增韧*第63页,共68页，2024年2月25日，星期天5.6高聚物的塑性变形高分子受力时也有弹性和塑性变形行为，其总应