上海交大材基第五章塑性变形与回复再结晶复习提纲课件Word格式文档下载.docx
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6．影响回复、再结晶和晶粒长大的诸多因素（包括变形程度、第二相粒子、工艺参数等）
7、结晶动力学的形式理论（J-M-A方程）
8、热加工变形下动态回复、再结晶的微观组织特点、对性能影响。
9、陶瓷、高聚物材料的变形特点
重点内容
1.
弹性变形的特征，虎克定律（公式），弹性模量和切变弹性模量；
材料在外力作用下发生变形。
当外力较小时，产生弹性变形。
弹性变形是可逆变形，卸载时，变形消失并恢复原状。
在弹性变形范围内，其应力与应变之间保持线性函数关系，即服从虎克（Hooke）定律：
式中E为正弹性模量，G为切变模量。
它们之间存在如下关系：
弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。
在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量。
2.
弹性的不完整性和粘弹性；
理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。
3.
滑移系，施密特法则（公式），滑移的临界分切应力；
晶体中一个滑移面和该面上一个滑移方向组成。
fcc和bcc，bcc的滑移系？
滑移系多少与塑性之间的关系。
滑移的临界分切应力：
如何判断晶体中各个滑移系能不能开动？
解释几何软化和几何硬化？
为何多晶体塑性变形时要求至少有5个独立的滑移系进行滑移？
4.
滑移的位错机制，派－纳力（公式）；
为什么晶体中滑移系为原子密度最大的面和方向？
5.
比较塑性变形两种基本形式：
滑移与孪生的异同特点；
6.
多晶体塑性变形的特点：
晶粒取向的影响，晶界的影响；
会判断多个晶体中哪些晶体会优先发生塑性变形？
7.
细晶强化与Hall-Petch公式，高温晶界弱化的原因；
晶粒细化为何能同时提高材料的强韧性？
位错塞积群效应（应力集中区的应力数值等于外加切应力n倍）
可启动临近晶粒滑移，故
高温合金为何要采用定向凝固技术获得单晶？
晶界滑动机制和扩散性蠕变
8.固溶强化，屈服现象（吕德斯带），上下屈服点的柯垂耳理论和一般位错增殖理论，应变时效；
金属有四大著名的强化机制，请给出这几种机制的名称，物理实质，定量描述其强化效果的数学公式。
请简洁回答要点。
9.
弥散强化，不可变形粒子的绕过机制（公式），可变形粒子的强化机理；
10.
冷变形后的显微组织和亚结构，
加工硬化概念（公式）；
11.单晶体与多晶体力学性能（应力应变曲线）比较
12.形变织构与残余应力；
常见丝织构和板织构，残余应力分类
13.
回复动力学，激活能求法（公式）与回复机制（低温，中温，高温）；
14.
再结晶形核机制（弓出机制公式），
再结晶动力学，J-M方程和Avrami方程（公式）；
15.
再结晶激活能（公式），求不同温度下再结晶相同分数的时间（公式）；
16.
再结晶温度及其影响因素，影响再结晶晶粒大小的因素；
变形程度
原始晶粒尺寸
第二相的影响
再结晶退火工艺参数（加热温度
、温升快慢、保温时间等）
控制晶粒大小？
17.
晶粒长大动力学（公式），晶界移动速率（公式）和晶界迁移激活能求法（公式）；
驱动力：
18.晶粒的正常长大及其影响因素；
尤其是分散相粒子作用（公式）
始晶粒大小
温度
可溶解的杂质或合金元素
不溶解的第二相
晶粒间的位向差
热蚀沟
19.
二次再结晶，再结晶后的组织（晶粒大小，织构，孪晶）；
20.一次与二次再结晶以及静态再结晶的区别；
21.冷、热加工的区别，回复再结晶分类；
22.动态回复，动态再结晶；
23.
热加工后的性能和组织;
24.蠕变的概念，典型曲线以及机制；
25.超塑性概念，本质；
26.陶瓷材料的变形特点；
陶瓷晶体，由于其结合键（离子键、共价键）的本性，再加上陶瓷晶体中的滑移系少，位错的b大，故其塑性变形相对金属材料要困难得多，只有以离子键为主的单晶陶瓷才能进行较大的塑性变形。
27.
高聚物变形的特点。
对于高分子材料，其塑性变形是靠粘性流动而不是靠滑移产生的，故与材料粘度密切相关，而且受温度影响很大。
重要概念和公式（这里不是最全面）
弹性变形，弹性模量，包申格效应，弹性后效，弹性滞后，粘弹性；
塑性变形，滑移，滑移系，滑移带，滑移线，交滑移，双交滑移；
临界分切应力，施密特因子，软取向，硬取向，派-纳力；
孪生，孪晶面，孪生方向，孪晶，扭折；
固溶强化，屈服现象，应变时效，加工硬化，弥散强化；
形变织构，丝织构，板织构，残余应力，点阵畸变，带状组织，流线；
回复，再结晶，晶粒长大，二次再结晶，冷加工，热加工，动态再结晶；
储存能，多边化，回复激活能，再结晶激活能，再结晶温度；
弓出形核，临界变形量，再结晶织构，退火孪晶；
虎克定律:
，
Peierls-Nabarro力：
Hall-Petch公式：
弥散强化关系式：
聚合型合金强化关系式:
加工硬化关系式：
回复动力学：
再结晶动力学：
再结晶的极限平均晶粒直径:
再结晶晶粒大小与温度之间的关系：
实际上，理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。
对非晶体，甚至对某些多晶体，在较小的应力时，可能会出现粘弹性现象。
粘弹性变形是既与时间有关，又具有可恢复的弹性变形，即具有弹性和粘性变形量方面特征。
粘弹性变形是高分子材料的重要力学特性之一。
当施加的应力超过弹性极限时，材料发生塑性变形，即产生不可逆的永久变形。
通过塑性变形，不但可使材料获得预期的外形尺寸，而且可使材料内部组织和性能产生变化。
单晶体塑性变形的两个基本方式为滑移和孪生。
滑移和孪生都是切应变，而且只有当外加切应力分量大于晶体的临界分切应力τC时才能开始。
然而，滑移是不均匀切变，孪生为均匀切变。
对于多晶体而言，要求每个晶粒至少具备由5个独立的滑移系才能满足各晶粒在变形过程中相互制约和协调。
多晶体中，在室温下晶界的存在对滑移起阻碍作用，而且实践证明，多晶体的强度随其晶粒细化而提高，可用著名的Hall-Petch公式来加以描述：
至于合金为单相固溶体时，由于溶质原子存在会呈现固溶强化效果，对某些材料还会出现屈服和应变时效现象；
当合金为多相组织结构时，其变形还会受到第二相的影响，呈现弥散强化效果。
而陶瓷晶体，由于其结合键（离子键、共价键）的本性，再加上陶瓷晶体中的滑移系少，位错的b大，故其塑性变形相对金属材料要困难得多，只有以离子键为主的单晶陶瓷才能进行较大的塑性变形。
材料经塑性变形后，外力所做的功部分以储存能形式存在于材料内部，从而使系统的自由能升高，处于不稳定状态。
故此，回复再结晶是材料经过冷变形后的自发趋势，加热则加快这一过程的发生。
当加热温度较低，时间较短时，发生回复。
此时，主要表现为亚结构的变化和多边化过程，第一类内应力大部消除，电阻率有所下降，而对组织形态和力学性能影响不大。
当加热温度较高，时间较长时就发生再结晶现象。
再结晶时，新的无畸变等轴晶将取代冷变形组织，其性能基本上回复到冷变形前的状态。
再结晶完成后继续加热时，晶粒将发生长大现象。
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