第三节多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形也是以滑移和孪生为其塑性变形的基本方式多晶体塑性变形区别于单品体塑性变形的原因：许多形状大小取向各不相同的单品体品粒组成多晶体塑性变形区别于单品体塑性变形的特点：1. 多晶体的塑性变形受到晶界的阻碍和不同位向晶粒的影响2. 任何一个晶粒的塑性变形都不是处于独立的自由变形状态，需要周围品粒配合，才能保证a） 晶粒之间的结合b） 整个物体的连续性多晶体的塑性变形要比单品体的塑性变形复杂的多一，多晶体的塑性变形过程多晶体各品粒变形的不同时性1. 原因：晶粒位向不同滑移系取向不同滑移系的分切应力值不同2. 具体：位向最有利的品粒，取向因子最大的滑移系最先发生塑性变形，此时位向不利的品粒仍然处于弹性变形状态此时虽然金属的塑性变形已经开始但并没有造成明显的宏观塑性变形效果晶界处形成位错平面塞积群：1. 位向有利的品粒发生塑性变形，滑移面上的位错源开动，位错环沿滑移面运动2. 位错环不能越过晶界发展到相邻晶粒中去：因为品粒位向不同滑移系不同3. 因此位错在晶界处受阻形成位错平面塞积群 相邻晶粒开始塑性变形1. 位错塞积群在附近区域造成很大的应力集中2. 外加载荷增加应力集中增加3. 两者相互叠加后在相邻晶粒某些滑移面上的分切应力达到临界分切应力，于 是位错源开动开始塑性变形相邻品粒塑性变形特点：1. 相邻品粒的变形a） 不能是孤立的和任意的b） 必须与周围晶粒协调配合c） 否则难以变形d） 否则不能保持品粒之间的连续性造成孔隙而使材料破裂2. 相邻品粒不只是在位向最有利的滑移系中进行滑移，在取向并非有利的滑移 系中也要进行滑移3. 也就是说为了协调已塑性变形品粒的形状，相邻品粒必须进行多滑移4. 根据理论计算，每个品粒至少需要5个独立的滑移系开动在外加应力和应力集中的作用下越来越多的晶粒参与塑性变形：宏观塑性变形效果：1. 少数品粒塑性变形宏观塑性变形效果不明显：2. 多数品粒塑性变形宏观塑性变形效果明显：塑性变形品粒n位错平面塞积群 n应力集中n品粒发生塑性变形多晶体塑性变形的特点：1. 各品粒变形的不同时性:2. 各品粒变形的相互协调性：a） 面心立方金属塑性好b） 密排六方金属塑性差冷加工困难3. 各品粒塑性变形量不均匀：a） 由于晶界的影响和品粒位向不同的影响，各个品粒变形不均匀，有的变 形量大有的变形量小；即使是同一个品粒变形也不均匀，晶粒中心区域 变形量较大，品界及其附近区域变形量小b） 双品粒试样拉伸变形后的形状如图6.21，品界处呈竹节状，说明晶界处 滑移受阻变形量小，而品粒内部变形量较大二，晶粒大小对塑性变形的影响多晶体塑性变形提高金属材料强度的位错角度原因：1. 晶界存在，变形品粒中位错的运动受到晶界的阻碍，每一晶粒的滑移带也终 止在晶界附近n提高材料强度2. 晶粒间存在位向差，为了协调变形每个品粒必须进行多滑移，势必发生位错 交割n提高材料强度图6.22铜的多晶体的强度显著高于单品体的强度图6.23低碳钢的屈服强度与晶粒直径和亚品粒尺寸的关系曲线：1. 屈服强度与晶粒直径平方根的倒数呈线性关系2. 其他材料的试验结果也证实了这种关系3. 根据试验结果和理论分析可得到常温下材料屈服强度和晶粒直径的关系式气=气+Kd - 2 -霍尔配奇公式4. 材料的屈服强度与亚晶粒尺寸的关系也满足b'=气+ Kd-2 -霍尔配奇公式如图6.24所示b广气+Kd - 2 -霍尔配奇公式1. b 0为常数，反映品内对变形的阻力，大体相当于单品体材料的屈服强度2. K为常数，表征晶界对强度影响的程度，与晶界结构有关3. d为多晶体平均直径晶粒大小对强化效果的影响：品粒越细小晶界越多，强化效果越显著品粒越细屈服强度越高的原因：1. 多晶体的屈服强度和滑移的转移有关2. 滑移能否转移取决于位错塞积群所产生的应力集中3. 应力集中取决于塞积的位错数目：数目n越大，应力集中越大4. 当外加应力和其他条件一定时，晶界到位错源的距离越大，位错塞积群的数目n越大，也就是a） 晶粒越大距离越大，位错塞积群的数目n越大，应力集中越大，滑移的 转移机会越大，屈服强度越小b） 晶粒越小，应力集中越小，需要较大的外力才能使相邻晶粒发生塑性变 形细化品粒不但提高材料强度同时改善材料塑性和韧性，这是其他强化方法不能比的细化品粒改善塑性和韧性的机理：1. 晶粒越小，品粒内部的应变与晶界附近的应变相差越小，变形越均匀，因应力集中造成裂纹的机会越少，这就有可能在断裂前发生较大的变形量，也就是得到较大的伸长率和断面收缩率2. 晶粒越小，裂纹不易产生且不易扩展，因而在断裂过程中吸收了较多的能量，即表现出较高的韧性。