材料科学基础重点总结4材料形变和再结晶.doc

【材料的形变和再结晶】是材料科学中极为关键的部分，主要研究材料在外力作用下的行为以及在加工过程中的组织变化。形变是材料在受力时产生结构改变的现象，分为弹性变形和塑性变形。弹性变形发生在外力较小的情况下，材料能够完全恢复原状；而塑性变形则是当外力增大，材料无法恢复到原始状态时发生的永久性变形。当外力过大，材料可能会断裂。 在《材料科学基础重点总结4材料形变和再结晶》中，重点关注了晶体的塑性变形。塑性加工是金属材料成型的主要手段，如锻压、轧制、挤压、拉拔和冲压等。在塑性加工过程中，金属在承受应力超过弹性极限后，会发生滑移和孪生这两种主要的塑性变形方式。 滑移是材料中位错在切应力作用下沿着特定的滑移面和滑移方向移动，导致晶体一部分相对于另一部分滑动。滑移线和滑移带是观察滑移现象的微观和宏观标志。滑移的临界分切应力τk是启动滑移的最小切应力。在实际情况下，由于位错的运动，临界分切应力比理论计算值要低。此外，滑移会导致晶体内部晶面的转动。 孪生则是晶体在受力时，沿着特定晶面和晶向发生一定角度的切变，形成孪晶带。孪生需要的临界切应力通常高于滑移，因此在滑移难以进行时才会发生。孪生可以改变晶体的位向，使得原本不利于滑移的晶面转为有利于滑移的位置，从而增加材料的变形能力。 在分析材料变形后的形貌时，可以通过腐蚀样品表面并观察显微镜下的差异来区分孪晶和滑移带。若腐蚀后无变形痕迹，表明原始变形是滑移带；若有新的变形痕迹出现，则可能是孪晶。 再结晶是冷变形金属在加热时经历的过程，包括回复和再结晶两个阶段。回复是金属在加热过程中，位错逐渐减少，内应力降低，性能有所改善的过程。再结晶是冷变形金属加热到一定温度时，新晶核形成并长大，最终取代原有变形晶粒的过程，这个过程中晶粒尺寸会重新排列。晶粒长大是再结晶后晶粒尺寸的自然趋势，而再结晶织构和退火孪晶则涉及材料在热处理过程中的微观结构变化。 材料的形变和再结晶对材料的性能、组织结构及其后续加工有着深远影响。理解和控制这些过程对于优化材料的性能和设计工艺至关重要。