为什么需要多个滑移系才能保证任何方向不受约束的塑性变形?

如题所述

第1个回答  2020-03-04
单晶体的塑性变形的基本方式有两种:滑移和孪生。
1. 滑移 滑移是晶体在切应力的作用下, 晶体的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动。
滑移特点:
①滑移只能在切应力作用下才会发生, 不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。
②滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动, 而是通过位错的运动来实现的。 在切应力作用下,一个多余半原子面从晶体一侧到另一侧运动, 即位错自左向右移动时, 晶体产生滑移。
③由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量, 因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。
④滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面)和其上密度最大的晶向(密排方向)进行, 这是由于密排面之间、密排方向之间的间距最大,结合力最弱。因此滑移面为该晶体的密排面, 滑移方向为该面上的密排方向。一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。如体心立方晶格中, (110)和[111]即组成一个滑移系。滑移系越多, 金属发生滑移的可能性越大, 塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大,所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。
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晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。孪晶与未变形部分晶体原子分布形成对称。孪生所需的临界切应力比滑移的大得多。孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。体心立方晶格金属(如铁)在室温或受冲击时才发生孪生。而滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等, 则比较容易发生孪生。
二.多晶体的塑性变形
工程上使用的金属绝大部分是多晶体.。多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同。但由于多晶体材料中,各个晶粒位向不同,且存在许多晶界,因此变形要复杂得多。
1.多晶体中, 由于晶界上原子排列不很规则, 阻碍位错的运动, 使变形抗力增大。金属晶粒越细,晶界越多,变形抗力越大,金属的强度就越大。
2.多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向(称晶粒处于软位向), 另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大(称晶粒处于硬位向)。在发生滑移时,软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时,其它晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形,变形分散在材料各处。晶粒越细,金属的变形越分散,减少了应力集中,推迟裂纹的形成和发展,使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形,因此使金属的塑性提高。 由于细晶粒金属的强度较高,塑性较好,所以断裂时需要消耗较大的功,因而韧性也较好。因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。本回答被网友采纳
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