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多相合金的塑性变形在线视频

下一节:多相合金的塑性变形

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多相合金的塑性变形课程教案、知识点、字幕

同学们

这节课我们学习合金的塑性变形与强化

合金可以根据组织分为单相固溶体

和多相混合物

两种合金元素的存在

使得合金的变形与前面学的

纯金属的变形显著不同

我们看一下固溶体的塑性变形

那么随着溶质原子含量的增加

材料的强度硬度随着溶质含量的增加而增加

塑性随着溶质含量的增加而降低

这就是我们说的固溶强化

那么溶质原子的加入

通常同时提高了

屈服强度的整个应力应变水平

使得材料的加工硬化速率也得到了提高

不同的溶质的强化效果是不同的

通过这样一个图可以看到对于不同的溶质原子

它的强化效果是不一样的

原因主要在以下几个方面

第一溶质原子的浓度越高

一般强化效果也越好

但是并不是线性的关系

低浓度的时候强化效果提高的比较明显

第二溶质原子与溶剂原子的尺寸相差越大

其强化的作用越好

但是通常原子尺寸相差较大的时候

溶质原子的溶解度也很低

第三间隙型溶质原子的强化效果好于置换型

特别是对于体心立方晶体中的间隙原子

第四溶质原子和基体金属的价电子差越大

固溶强化效果越显著

这就是溶质原子

对于固溶强化效果的影响规律

固溶强化事实上

它是由于多方面的作用引起的

主要包括我们前面说的溶质原子

与位错发生弹性交互作用

会有这样一个柯氏气团

它会对位错的运动起到钉扎作用

阻碍位错的运动

还有静电交互作用

一般认为位错周围畸变区的存在

将会对固溶体中的电子云的分布产生影响

由于畸变区应力状态不同

溶质原子的额外自由电子

从点阵压缩区移向拉伸区

并且使得压缩区呈正电

而拉伸区呈负电

就形成了局部的静电偶极

结果就是导致电离程度不同的溶质原子

与位错区相互发生了短程的静电交互作用

溶质原子或富集于拉伸区

或者富集于压升压缩区产生了固溶强化

研究表明

在钢中这种强化效果

仅仅为弹性交互作用的三分之一到六分之一

而且它不受温度的影响

第三点是化学交互作用

与晶体中的扩展位错有关

由于层错能与化学成分有关

所以晶体中层错区的成分

和其他地方存在一定的差别

这样一种成分的偏聚也会导致位错运动受阻

层错能再降低

会导致层错区增宽

会产生强化的作用

化学交互作用引发的固溶强化效果

和弹性交互作用相比低一个数量级

但是由于它不受温度的影响

因此在高温变形中化学交互作用

有对于强化效果有比较重要的作用

第二我们看一下多相合金的塑性变形

那么多相合金又可以分为聚合型合金

和弥散型合金

那么对于聚合型合金而言

如果两个相都具有塑性

合金的塑性变形取决于两个相的比例

如果应变相等

我们可以得到一定应变时

合金的平均流变应力

同样的如果应力相等

我们可以得到对于一定应力时

合金的平均应变

当第二相以弥散分布形式存在时

一般会产生比较显著的强化作用

这样一个弥散分布的第二相

在晶界呈网状分布的时候

对合金的强度和塑性是不利的

如果这样一个弥散分布的第二相

在晶内呈片状分布

可以提高材料的强度硬度

但是会降低材料的塑性和韧性

但在晶内呈颗粒状的弥散分布的时候

第二相的颗粒越细

分布越均匀

合金的强度硬度会越高

塑性韧性会降低

这样一种方法我们叫做弥散强化

或者沉淀强化

这样一个强化的原因

主要是由于硬的颗粒不容易被切变

在位错运动

遇到这样一些第二相颗粒的时候

它会阻碍位错的运动

从而提高整个材料的变形抗力

我们根据位错理论

位错弯曲至半径时所需要的切应力

我们有这样一个公式来表示

当R为颗粒间距一半的时候

所需的牵引力最小

这就是我们说的奥罗万机制

对于弥散分布的第二相是可变形的晶粒

位错运动遇到这样一些第二相颗粒的时候

它会切过第二相颗粒

此时强化作用主要决定于粒子本身的性质

以及和基体之间的联系

位错切过第二相颗粒以后

会在颗粒表面产生柏氏矢量大小的台阶

增加了颗粒与基体两者之间的界面

这个需要一定的能量

如果颗粒为有序结构

将会在滑移面上产生了反相畴界

使得整个材料发生了有序强化

由于两相的结构存在差异

因此当位错切过颗粒以后

在滑移面上导致原子错配需要额外的能量

颗粒周围存在弹性应力场

这样一个弹性应力场会和位错发生交互作用

使得位错的运动受到阻碍

表现出来也是材料的变形抗力得到了提高

这是位错切过第二相粒子的一些图片

大家可以看一下

我们看这样一个例子

对于铝铜合金

铜含量是百分之1.6的时候

我们在773K的时候进行固溶处理

可以得到组织是单相的过饱和固溶体

随后我们在463K的时候进行时效处理

这个时候固溶在铝中的过饱和相发生析出

在析出的初始阶段析出的是

很细小的过渡相

变形时位错将会受到很大的阻力

因而合金的强度会显著提高

继续进行时效处理

颗粒的尺寸增大

数量也增多

强度也随之增加

并逐渐达到了最大值

进一步时效处理的时候

由于析出颗粒的分数不再增加

此时颗粒将会发生粗化

使得与基体之间的共格关系也发生了变化

合金的强度就会开始发生降低

对于可变形颗粒和不可变形的颗粒的比较

当颗粒尺寸增加到一定程度的时候

位错就会绕过颗粒进行运动

由于过饱和共溶体中的溶质

基本都已经析出

强度会随着颗粒尺寸的增加而降低

这就是我们整个对于铝铜合金的

这样的时效变化的一个过程

当时效达到颗粒尺寸

相当于P点的时候

这个时候我们的铝铜合金具有最佳的强度

这就是我们这节课学习的

合金的塑性变形的全部内容

谢谢大家

材料科学基础课程列表:

第一章 绪论

-绪论

-绪论

-讨论1

-讨论2

第二章 晶体学基础

-2.1 原子结构与原子轨道

--原子结构与原子轨道

--原子结构与轨道

-2.2 电子排布规律

--电子排布规律

--电子排布规律

-2.3 晶体中的结合键

--晶体中的结合键

--原子结构与键合

-2.4 晶体结构与空间点阵

--晶体结构与空间点阵

--晶体结构与空间点阵

-2.5 晶系与布拉菲点阵

--晶系与布拉菲点阵

--晶系与布拉菲点阵

-2.6 晶向指数与晶面指数

--晶向指数与晶面指数

--晶面指数与晶向指数

-2.7 晶面间距与晶面夹角

--晶面间距与晶面夹角

--晶面间距与晶面夹角

-2.8 晶体的宏观对称性

--晶体的宏观对称性

--晶体的宏观对称性

-讨论1

-讨论2

-习题-第2章

第三章 固体材料的结构

-3.1 金属的晶体结构

--金属的晶体结构

--金属的晶体结构

-3.2 金属晶体的堆垛与间隙

--金属晶体的堆垛与间隙

--金属晶体的堆垛与间隙

-3.3 合金基本概念

--合金的基本概念

--合金的基本概念

-3.4 固溶体

--固溶体

--固溶体

-3.5 化合物

--化合物

--化合物

-3.6 陶瓷的晶体结构

--陶瓷的晶体结构

--陶瓷的晶体结构

-3.7 高分子的基本结构

--高分子的基本结构

--高分子的基本结构

-3.8 非晶、准晶和纳米晶

--非晶、准晶和纳米晶

--非晶、准晶和纳米晶

-讨论1

-讨论2

-习题-第3章

第四章 晶态固体中的扩散

-4.1 扩散的宏观规律

--扩散的宏观规律

--扩散的宏观规律

-4.2 扩散的微观机制

--扩散的微观机制

--扩散的微观机制

-4.3 扩散与原子的随机行走

--扩散与原子的随机行走

--扩散与原子的随机行走

-4.4 扩散系数与扩散激活能

--扩散系数与扩散激活能

--扩散系数与扩散激活能

-4.5 扩散的影响因素

--扩散的影响因素

--扩散的影响因素

-4.6 反应扩散

--反应扩散

--反应扩散

-讨论1

-讨论2

-习题-第4章

第五章 凝固

-5.1 纯金属的结晶

--纯金属的结晶

--纯金属的结晶

-5.2 金属结晶的基本条件

--金属结晶的基本条件

--金属结晶的基本条件

-5.3 液态金属的结构

--液态金属的结构

--液态金属的结构

-5.4 均匀形核

--均匀形核

--均匀形核

-5.5 非均匀形核

--非均匀形核

--非均匀形核

-5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构

--晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构

--晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构

-5.7 阶梯的长大机制和生长形态

--阶梯的长大机制和生长形态

--晶体的长大机制和生长形态

-讨论1

-讨论2

-习题-第5章

第六章 相图

-6.1 匀晶相图

--匀晶相图

--匀晶相图

-6.2 共晶相图

--共晶相图

--共晶相图

-6.3 共析相图与包晶相图

--共析相图与包晶相图

--共析相图与包晶相图

-6.4 其他二元相图

--其他二元相图

--其它二元相图

-6.5 铁碳合金的组元及基本相

--铁碳合金的组元及基本相

--铁碳合金的组元及基本相

-6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程

--Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程

--Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程

-6.7 钢的结晶过程

--钢的结晶过程

--钢的结晶过程

-6.8 白口铸铁的结晶过程

--白口铸铁的结晶过程

--白口铸铁的结晶过程

-6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响

--碳对铁碳合金平衡组织的影响

--碳对铁碳合金平衡组织的影响

-6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响

--碳对Fe-C合金机械性能的影响

--碳对Fe-C合金机械性能的影响

-6.11 三元相图的表示方法

--三元相图的表示方法

--三元相图的表示方法

-6.12 直线法则与杠杆定律

--直线法则与杠杆定律

--直线法则与杠杆定律

-6.13 重心法则

--重心法则

--重心法则

-6.14 三元匀晶相图与等温截面图

--三元匀晶相图与等温截面图

--三元匀晶相图与等温截面图

-6.15 变温截面与投影图

--变温截面与投影图

--变温截面与投影图

-6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况

--具有共晶三相平衡的三元系相图概况

--具有共晶三相平衡的三元系相图概况

-6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析

--具有共晶三相平衡的三元系相图分析

--具有共晶三相平衡的三元系相图分析

-6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图

--具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图

--具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图

-讨论1

-讨论2

-习题-第6章

第七章 固态相变的基本原理

-7.1 固态相变的特点分类

--固态相变的特点分类

--固态相变的特点分类

-7.2 固态相变的形核与生长

--固态相变的形核与生长

--固态相变的形核与生长

-7.3 成分保持不变的(无扩散)相变

--成分保持不变的(无扩散)相变

--成分保持不变的(无扩散)相变

-7.4 过饱和固溶体的分解

--过饱和固溶体的分解

--过饱和固溶体的分解

-7.5 共析转变

--共析转变

--共析转变

-7.6 马氏体转变(一)

--马氏体转变(一)

--马氏体转变(一)

-7.7 马氏体转变(二)

--马氏体转变(二)

--马氏体相变(二)

-7.8 贝氏体相变

--贝氏体相变

--贝氏体转变

-讨论1

-讨论2

-习题-第7章

第八章 晶体缺陷

-8.1 点缺陷

--点缺陷

--点缺陷

-8.2 位错的基本概念

--位错的基本概念

--位错的基本概念

-8.3 柏氏矢量

--柏氏矢量

--柏氏矢量

-8.4 位错的运动

--位错的运动

--位错的运动

-8.5 位错的弹性性质

--位错的弹性性质

--位错的弹性性质

-8.6 位错的交互作用

--位错的交互作用

--位错的交互作用

-8.7 位错的生成与增殖

--位错的生成与增殖

--位错的生成与增殖

-8.8 实际晶体中的位错

--实际晶体中的位错

--实际晶体中的位错

-8.9 位错反应

--位错反应

--位错反应

-8.10 晶界与相界

--晶界与相界

--晶界与相界

-讨论1

-讨论2

-习题-第8章

第九章 金属材料的变形与再结晶

-9.1 金属的应力-应变曲线

--金属的应力-应变曲线

--金属的应力-应变曲线

-9.2 单晶体的塑性变形-滑移

--单晶体的塑性变形-滑移

--单晶体的塑性变形-滑移

-9.3 单晶体的塑性变形-孪生

--单晶体的塑性变形-孪生

--单晶体的塑形变形-孪生

-9.4 多晶体的塑性变形

--多晶体的塑性变形

--多晶体的塑性变形

-9.5 多相合金的塑性变形

--多相合金的塑性变形

--多相合金的塑性变形

-9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形

--聚合物与陶瓷的塑性变形

--聚合物与陶瓷的塑性变形

-9.7 变形后的组织与性能

--变形后的组织与性能

--变形后的组织与性能

-9.8 晶体的断裂

--晶体的断裂

--晶体的断裂

-9.9 回复和再结晶

--回复和再结晶

--回复和再结晶

-9.10 再结晶形核和长大

--再结晶形核和长大

--再结晶形核和长大

-9.11 再结晶组织控制

--再结晶组织控制

--再结晶组织控制

-9.12 蠕变、超塑性变形

--蠕变、超塑性变形

--蠕变、超塑性变形

-讨论1

-讨论2

-习题-第9章

多相合金的塑性变形笔记与讨论

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