第5章 材料的形变和再结晶3.ppt

式中，d为滑移面的面间距，b为滑移方向上的原子间距，ν为泊松比，而 代表位错宽度。 如果d值越大，W值也越大，那么τP-N越大； 因为τP-N与（-d/b）成指数关系，所以，d值越大，b值越小， τP-N就越小。 由于晶体中原子最密排面的面间距最大，密排面上最密排方向上的原子间距最短。这就是为什么晶体的滑移面和滑移方向都是晶体原子密排面与密排方向。 立方晶系晶面间距 对于Cu面心立方结构，密排面为（111）晶面 对于α-Fe体心立方结构，密排面为（110）晶面 对于α-Fe体心立方结构，密排面为（112）晶面 在一定温度下，当位错线从一个能谷位置移向相邻能谷位置时，并不是全长同时越过。很可能在热激活帮助下，有一小段先越过能峰，同时形成位错扭折。 2、孪生 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 变形前 b. 滑移 c. 孪生 晶体滑移和孪生变形后的结构与外形变化示意图 1）孪生的变形过程 （111）为fcc的孪晶面，与（110）晶面的交截线为[112]，以（110）晶面平行于纸面，则（111）晶面垂直于纸面。 孪生变形--均匀切变，每层（111）面都相对于其相邻晶面移动了一定距离。 基本概念 晶体的一部分相对于一定的晶面（孪生面），沿着一定的方向（孪生方向）发生切变，形成对称的晶格排列，发生切变部分叫做孪生带，或简称为孪晶。 切变部分和未切变部分呈镜面对称，对称面为孪生面。 产生条件 孪生仅在滑移困难时才会发生。一般孪生出现在滑移系很少的晶体结构的材料中（如密排六方晶格金属）；此外在某些容易发生滑移的晶格材料仅在较低温度或受冲击时因来不及滑移又有较大的应力作用时才可能产生孪生。 孪生系统 FCC：{111}112 BCC：{112}111 HCP：{1012}1011 -hexagonal close packing “孪晶瀑布” ? 左图为Mg-Li合金挤压后时效处理产生孪晶片TEM图 /blog-114283-504473.html 2）孪生的特点 孪生是均匀的切应变。在孪晶带中，每层原子面对于相邻原子面的移动量都相同，其移动量不是原子间距的整倍数（一般为原子间距的分数），但它们在孪生后各自移动的距离和离孪生面的距离成正比。 孪生带的晶格位向发生了变化，抗腐蚀性和光学反射性也也将有差异，抛光腐蚀后在显微镜下可见到孪晶组织。 孪生变形在晶体表面可形成浮凸。 孪生是在切应力作用下产生的，但产生孪生所需要的切应力比滑移要大得多。 孪生变形的速度很快，接近于声速。 孪生变形会在周围得晶格中引起很大的畸变，因此所产生的塑性变形总量不大，一般不超过10%。 孪生对变形的作用另一方面还表现在生成的孪生改变了晶体的位向而帮助滑移。 孪生变形在应力-应变曲线上呈现锯齿形变化—形核+长大 滑移与孪生在晶体表面变化比较 应力-应变曲线上的孪生变形 ①通过机械变形而产生的孪晶，也称为“变形孪晶”或“机械孪晶”，它的特征通常呈透镜状或片状； 3）孪晶的形成 锌晶体中的形变孪晶 Mg-Li合金挤压后拉伸产生二次孪晶 /blog-114283-504473.html 挤压和拉伸导致的孪晶 R. Zeng et al. / International Journal of Fatigue 32 (2010) 411–419 疲劳裂纹扩展导致的孪晶 ② “生长孪晶”，它包括晶体自气态（如气相沉积）、液态（液相凝固）或固体中长大时形成的孪晶； ③变形金属在其再结晶退火过程中形成的孪晶，也称为“退火孪晶”，它往往以相互平行的孪晶面为界横贯整个晶粒，是在再结晶过程中通过堆垛层错的生长形成的。 铜晶体中的退火孪晶组织 4）孪晶的位错机制 孪生变形时整个孪晶区发生均匀切变，故各层晶面的相对位移是借助一个不全位错（肖克莱不全位错）运动而造成的。滑移面间的相对位移不是一个原子间距，而是 。 由于晶面发生层错而使堆垛顺序由原来的ABCABCABC改为ABCACBACB(即 ) 位错增殖的极轴机制 滑移与孪生的异同点 相同点： 1、宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形； 2、微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程； 3、两者都不会改变晶体结构； 4、从机制上看，都是位错运动结果。 滑移与孪生的异同点 不同点： 1、位向变化：滑移不改变晶体的位向，孪生改变了晶体位