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金属晶体滑移:滑移系、滑移方向及贡献

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:表3-1金属三种常见晶体结构的滑移系滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性也越好。滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。在拉伸时,单晶体发生滑移,外力将发生错动,产生一力偶,迫使滑移面向拉伸轴平行方向转动。图3-3滑移面的转动③滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。图3-7所示为工业纯铜中的滑移带。

金属晶体滑移:滑移系、滑移方向及贡献

滑移是指在切应力的作用下,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性的塑性变形方式。

图3-2 原子排列示意图

滑移变形有以下特点:

①滑移总是沿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。因为原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大,结合力最弱,产生滑移所需切应力最小。一个滑移面和该面上的一个滑移方向结合起来组成一个滑移系。

表3-1 金属三种常见晶体结构的滑移系

滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性也越好。滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。因此,具有不同晶体结构的金属的塑性不同,面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。

②滑移时晶体伴随有转动。在拉伸时,单晶体发生滑移,外力将发生错动,产生一力偶,迫使滑移面向拉伸轴平行方向转动。同时晶体还会以滑移面的法线为转轴转动,使滑移方向趋向于最大切应力方向,如图3-3所示。

图3-3 滑移面的转动

③滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。单晶体受力后,外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形,如图3-4所示。(www.xing528.com)

④滑移是通过位错的运动来实现的,相对位移量是原子间距的整数倍。如果把滑移设想为刚性整体滑动时,所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3~4个数量级(如表3-2)。因此,滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动,滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。如图3-5所示,晶体通过位错运动产生滑移时,只有位错中心的少数原子发生移动,它们移动的距离远小于一个原子间距。由于位错每移出晶体一次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。滑移的结果在晶体表面形成台阶,称滑移线,若干条滑移线组成一个滑移带,如图3-6所示。图3-7所示为工业纯铜中的滑移带。

图3-4 拉伸时金属晶体发生转动的机制示意图

表3-2 几种金属材料的理论强度与实测强度比

图3-5 位错运动造成滑移

图3-6 滑移带和滑移线的示意图

图3-7 工业纯铜中的滑移带

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