第六章塑性变形习题集-附部分答案

8-11.简单立方晶体(100)面有1个010b的刃位错(a)在(001)面有1个b=[010]的刃位错和它相截，相截后2个位错产生扭折结还是割阶？(b)在(001)面有1个b=[100]的螺位错和它相截，相截后2个位错产生扭折还是割阶？解：两位错相割后，在位错留下一个大小和方向与对方位错的柏氏矢量相同的一小段位错，如果这小段位错在原位错的滑移面上，则它是扭折；否则是割阶。为了讨论方便，设(100)面上010b的刃位错为A位错，(001)面上b=[010]的刃位错为B位错，(001)面上b=[100]的螺位错为C位错。(a)A位错与B位错相割后，A位错产生方向为[010]的小段位错，A位错的滑移面是(100)，[010]⋅[100]=0，即小段位错是在A位错的滑移面上，所以它是扭折；而在B位错产生方向为[010]的小段位错，B位错的滑移面是(001)，[010]⋅[001]=0，即小段位错在B位错的滑移面上，所以它是扭折。(b)A位错与C位错相割后，A位错产生方向为[100]的小段位错，A位错的滑移面是(100)，[100]⋅[100]≠0，即小段位错不在A位错的滑移面上，所以它是割阶；而在C位错产生方向为010的小段位错，C位错的滑移面是(001)，0001010，即小段位错在B位错的滑移面上，所以它是扭折。2.下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB和CD，距离为x，他们作F-R源开动。(a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？(b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？解：(a)两个位错是同号，当位错源开动时，两个位错向同一方向拱弯，如下图(b)所示。在外力作用下，位错继续拱弯，在相邻的位错段靠近，它们是反号的，互相吸引，如上图(c)中的P处所示。两段反号位错相吸对消后，原来两个位错连接一起，即形成AD位错，余下一段位错，即BC位错，这段位错和原来的位错反号，如上图(d)所示。在外力作用下，BC位错也作位错源开动，但它的拱弯方向与原来的相反，如上图(e)所示。两根位错继续拱弯在如图(f)的O及O'处再相遇，因为在相遇处它们是反号的，所以相吸对消。最后，放出一个大位错环，并回复原来的AB和CD两段位错，如上图(g)所示。这个过程不断重复增值位错。8-2(b)两个位错是反号，当位错源开动时，两个位错向相反方向拱弯，如下图(b)所示。在外力作用下，位错继续拱弯，在相邻的位错段靠近，它们是反号的，互相吸引，如下图(c)中的P处所示。两段反号位错相吸对消后，即形成AC和BD位错，如下图(d)所示。AC和BD位错继续滑动，它们在下图(e)的O及O'处又相遇，在相遇处的位错也是反号的。反号位错相吸并对消，放出一个大位错环，同时恢复原来的AB和CD两段位错，如下图(f)所示。这个过程不断重复增值位错。上述过程是两段位错间的距离x不是很大的情况下发生的，如果x很大，两个位错单独作为位错环开动，他们各自放出一个位错环，然后两个位错再合并成一个大位错环。3．写出面心立方结构中位错反应2/1122/101aa的反应结果，这个反应能否进行？形成的位错能不能滑动？为什么？解：10011221012aaa，根据位错反应的Frank判据，反应式左端的柏氏矢量平方和为22222/32/aaa，而右端的柏氏矢量平方为a2，因2a2a2，所以反应可以进行。1012a位错的滑移面是(111)，1122a位错的滑移面是111，所以反应生成的位错线在(111)与111的交线101上，这个位错的滑移面是(001)，它不是面心立方容易滑移的滑移面，所以不易滑动。8-34.铜单晶体拉伸时，若力轴为[001]方向，临界分切应力为0.64Mpa，需要多大的拉伸力才能使晶体开始塑性变形？（10分）5.体心立方晶体可能的滑移面是{110}、{112}及{123}，若滑移方向为[111]，具体的滑移系是哪些?6.铜单晶表面平行于(001)面，若晶体可以在各个滑移系滑移，画出表面出现的滑移线的痕迹，求出滑移线间的角度。若铜晶体表面平行于(111)面，情况又如何?7.铝的临界分切应力为2.40×105Pa，当拉伸轴为[001]时，引起屈服所需要的拉伸应力是多大?8面心立方晶体沿[131]轴拉伸，确定如下滑移系的分切应力：(111)[011]、(111)[101]、(111)[110]。拉伸应力为6.9×105Pa。9.分析单晶体拉伸时所发生的转动方向，说明原因。10．画出体心立方、面心立方和密排六方晶体的滑移系。11．体心立方晶体｛110｝＜111＞；｛112｝＜111＞；｛123｝＜111＞滑移系共有多少个？12、材料冷塑变时，主要的变形方式有那些？13.滑移与孪生有何异同？14、何为滑移带与滑移线？何为交滑移与多滑移？15、冷塑变对金属及合金的组织性能有何影响？16、何为孪生？面心立方晶体孪生过程中，原子如何切动？17、何谓形变织构？如何表示板织构与丝织构？一旦产生织构，性能上有何变化？18、用位错理论解释金属及合金形变强化19．试用多晶体塑变理论解释，室温下金属的晶粒越细强度越高。回复与再结晶20．某单晶冷压80%，在20℃停留7天后，性能回复到一定程度。若在100℃回复到相同程度则需要50min，求该金属的回复激活能。21．冷变形黄铜在400℃温度下完成再结晶需要1h，而390℃温度下完成再结晶需要2h，试计算420℃再结晶需要多少时间？22．将一楔形铜片置于两轧辊滚之间轧制，画出再结晶后晶粒大小沿片长方向的变化示意图。如果加热到再结晶温度以上保温，何处先发生再结晶？(一)填空题1.硬位向是指，其含义是2．从刃型位错的结构模型分析，滑移的实质是3．由于位错的性质，所以金属才能产生滑移变形，而使其实际强度值大大的低于理论强度值。4.加工硬化现象是指，加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗8-4力，造成加工硬化的根本原因是5．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是、。6．．金属塑性变形的基本方式是和，冷变形后金属的强度，塑性。7．常温下使用的金属材料以晶粒为好，而高温下使用的金属材料以晶粒为好。8．面心立方结构的金属有滑移系，它们是。9．体心立方结构的金属有滑移系，它们是。10．密排六方结构的金属有滑移系，它们是。11．单晶体金属的塑性变形都是作用下发生的，常沿着晶体中和发生。12金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如、、、等等。13．拉伸变形时，晶体转动的方向是转到。14．位错密度的定义是，单位为。15晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的倍。16．内应力是指，它分为、、三种。17滑移系是指，面心立方晶格的滑移面为，滑移系方向为，构成个滑移系。18．fcc结构的晶体中，（111）晶面上含有_________________________滑移方向。（晶向指数）19．bcc结构的晶体中，（110）晶面上含有_________________________滑移方向。（晶向指数）(二)判断题1.金属在均匀塑性变形时，若外力与滑移面相平行，则意味着不可能进行塑性变形。（）2.在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑移系有12个（）3.滑移变形不会引起晶体结构的变化。（）4.因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目，所以它们的塑性变形能力也相同。（）5．在晶体中，原子排列最密集的晶面间的距离最小，所以滑移最困难。（）6.孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。（）7．金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。（）8单晶体主要变形的方式是滑移，其次是孪生。（）9．细晶粒金属的强度高，塑性也好。（）10．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。（）11．喷丸处理及表面辊压能显著提高材料的疲劳强度。（）12．晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。（）13．晶界处滑移的阻力最大。()14．滑移变形的同时伴随有晶体的转动，因此，随变形度的增加，不仅晶格位向要发生变化，而且晶格类型也要发生变化。()15．滑移变形不会引起晶格位向的改变，而孪生变形则要引起晶格位向的改变。()16．面心立方晶格一般不会产生孪生变形；密排六方晶格金属因滑移系少，主要以孪生方式产生变形。()8-5(三)选择题1．能使单晶体产生塑性变形的应力为()A．正应力B．切应力2．面心立方晶体受力时的滑移方向为()A111B110C100D1123．体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向()A．少B．多C相等D．有时多有时少4．冷变形时，随着变形量的增加，金属中的位错密度()。A．增加B降低C无变化D．先增加后降低5．钢的晶粒细化以后可以()。A．提高强度B提高硬度C提高韧性D．既提高强度硬度，又提高韧性6．加工硬化现象的最主要原因是()。A．晶粒破碎细化B位错密度增加C晶粒择优取向D．形成纤维组织7．面心立方晶格金属的滑移系为()。A．111110}B．110111}C．(100110}D．(100111}8.用铝制造的一种轻型梯子，使用时挠度过大但未塑性变形。若要改进，应采取下列()措施A采用高强度铝合金B用钢代替铝C用高强度镁合金D．改进梯子的结构设计(四)改错题1．塑性变形就是提高材料塑性的变形。2．滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向则是原子密度最小的方向3．晶界处原子排列紊乱，所以其滑移阻力最小。(五)问答题1．试述金属经冷塑性变形后，其结构、组织与性能所发生的变化过程，分析发生变化的实质。2．试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有什么实际意义?试举一些有用的例子，也举一些有害的事实。3．增加金属中的位错密度，是强化金属材料的途径之一。那么，降低位错密度是否会使金属材料的强度降低?无位错的金属材料强度是否最低?为什么?4．用低碳钢板冲压成型的零件，冲压后发现各部位的硬度不同?为什么?如何解决?5．口杯采用低碳钢板冷冲而成，如果钢板的晶粒大小很不均匀，那么冲压后常常发现口杯底部出现裂纹，这是为什么?7．指出面心立方、体心立方和密排六方晶体中的滑移面。为什么滑移面为密排面，滑移方向是密排方向?8．试阐述为什么金属的实际强度比理论强度低得多?9．试用多晶体的塑性变形过程来阐述为什么晶粒越细的金属的强度、硬度越高、塑性、韧性也越好?10．何谓加工硬化?产生原因及其消除方法是什么?11．试述内应力的分类及其对材料性能的影响。12．有些机器零件常采用表面喷丸处理从而大大提高零件的使用寿命，这是什么原因?(六)作图题1．画出α—Fe和γ—Fe的晶胞，在晶胞中指出发生滑移的一个晶面，在这个晶面上8-6发生滑移的一列晶向。三、复习自测题(一)区别概念1滑移系和滑移方向；2．硬位向和加工硬化；3．细晶强化和弥散强化；4．临界变形度与临界分切应力(二)填空题1．从刃型位错模型分析，滑移的实质是。2．由于位错具有性，所以金属容易产生变形，为此实际强度大大低于理论强度3．影响多晶体金属塑性变形的两个主要因素是。4．金属塑性变形的基本方式是和。(三)判断题1．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度越高，塑性越低。()2．滑移变形的同时伴随有晶体的转动，因此，随变形度的增加，不仅晶格位向要发生变化，而且晶格类型也要发生变化。()4．加工硬化指数是指σT=K＾ε式中的n值，它在数值上和最大均匀应变相等，因此，n值越大金属的加工性能越好。（）5．fcc结构的金属加工硬化的原因是因为形成了L-C位错导致位错塞积，因此使位错滑移遇到了较大的阻力造成的。（）(四)选择题1．能使单晶体金属发生塑性变形的应力为（）。A．正拉应力B正压应力C切应力D．复合应力2．面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向是（）。A．111B．110C．100D．112(五)问答题1．用学过的知识，解释下列现象：(1)同种金属的单晶