考研专业课之清华大学材料科学基础-物理化学(11)

第二章 晶体的范性形变

2.1 要点扫描
2.1.1 金属及合金的变形

所谓弹性变形就是指外力去除后能够完全恢复的变形。
而当外加应力超过一定值（屈服极限）时，应力和应变就不存在线性关系，卸载后变形也不能完全消失，而会留下一定的残余变形或永久变形。这类变形就称为塑性变形或范性变形。单晶体塑性变形的基本方式有两种，滑移和孪生。

2.1.2 单晶体的塑性变形
1. 滑移★★★★★（必考）

在晶体两端施加一对剪切应力时，晶体中各晶面将发生相对的滑动，每一小块之间有相对位移，但不改变晶体各部分的相对取向，即不在晶体内部引起位向差。晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的这种现象就称为滑移。
滑移面和和位于该滑移面上的一个滑移方向就组成一个滑移系统。
晶体的滑移系统首先取决于晶体结构，但也和温度、合金元素有关。对于FCC、BCC、CPH三类晶体来说，滑移方向都是最密排的方向，而滑移面则往往是最密排的面。注意，一个滑移系统的滑移方向和滑移面的法向点积为0。表2-1给出这三类典型晶体的滑移系统。

表2-1 典型晶体的滑移系统

② Schmid定律的应用（★★★★★非常非常重要）

利用Schmid定律可以确定在给定方向加载时，滑移首先沿哪个系统开始，是单滑移、双滑移还是多滑移？常用的方法是利用取向胞及镜像法则。具体步骤如下：
a.画出取向胞；
b.在取向胞中标定出加载方向；
c.利用镜像法则确定滑移系统。

除用取向胞外，我们也常常使用极射投影图来确定滑移系统。具体步骤与上面相同：先画出极射投影图，再在投影图中标定出加载方向，最后利用镜像法则确定滑移系统。
例如，对一个FCC单晶棒，沿[215]方向拉伸，要确定其开始滑移时的系统。
首先，画出晶体的（001）标准投影图，然后找到加载方向[215]所在的取向三角形 ，如图2-2所示。

如下图2-3，由取向规则可以看出，当加载方向位于取向三角形的内部时，图中的F1，晶体发生单滑移；当加载方向位于取向三角形的边界上时，如图中的F2，晶体发生双滑移；当加载方向位于取向三角形的顶点时，如图中的F3，晶体发生多滑移。

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