材料成型基本原理課后答案

1、1第十三章思考與練習(xí)簡(jiǎn)述滑移和孿生兩種塑性變形機(jī)理的主要區(qū)別。答：滑移是指晶體在外力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生相對(duì)移動(dòng)或切變?；瓶偸茄刂用芏茸畲蟮木婧途虬l(fā)生。孿生變形時(shí)，需要達(dá)到一定的臨界切應(yīng)力值方可發(fā)生。在多晶體內(nèi)，孿生變形是極其次要的一種補(bǔ)充變形方式。設(shè)有一簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的雙晶體，如圖1334所示，如果該金屬的滑移系是100，試問(wèn)在應(yīng)力作用下，該雙晶體中哪一個(gè)晶體首先發(fā)生滑移？為什么？答：晶體

2、Ⅰ首先發(fā)生滑移，因?yàn)棰袷芰Φ姆较蚪咏浫∠?，而Ⅱ接近硬取向。試分析多晶體塑性變形的特點(diǎn)。答：①多晶體塑性變形體現(xiàn)了各晶粒變形的不同時(shí)性。②多晶體金屬的塑性變形還體現(xiàn)出晶粒間變形的相互協(xié)調(diào)性。③多晶體變形的另一個(gè)特點(diǎn)還表現(xiàn)出變形的不均勻性。④多晶體的晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶界越多，塑性變形的抗力大，金屬的強(qiáng)度高。金屬的塑性越好。4.晶粒大小對(duì)金屬塑性和變形抗力有何影響？答：晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶界越多，塑性變形的抗力大，金屬的強(qiáng)度高。金屬的

3、塑性越好。5.合金的塑性變形有何特點(diǎn)？答：合金組織有單相固溶體合金、兩相或多相合金兩大類，它們的塑性變形的特點(diǎn)不相同。單相固溶體合金的塑性變形是滑移和孿生，變形時(shí)主要受固溶強(qiáng)化作用，多相合金的塑性變形的特點(diǎn)：多相合金除基體相外，還有其它相存在，呈兩相或多相合金，合金的塑性變形在很大程度上取決于第二相的數(shù)量、形狀、大小和分布的形態(tài)。但從變形的機(jī)理來(lái)說(shuō)，仍然是滑移和孿生。根據(jù)第二相又分為聚合型和彌散型，第二相粒子的尺寸與基體相晶粒尺寸屬于同

4、一數(shù)量級(jí)時(shí)，稱為聚合型兩相合金，只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強(qiáng)相時(shí)，才能對(duì)合金起到強(qiáng)化作用，當(dāng)發(fā)生塑性變形時(shí)，首先在較弱的相中發(fā)生。當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相時(shí)，稱為彌散型兩相合金，這種彌散型粒子能阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)金屬產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用，粒子越細(xì)，彌散分布越均勻，強(qiáng)化的效果越好。6.冷塑性變形對(duì)金屬組織和性能有何影響？答：對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響：晶粒內(nèi)部出現(xiàn)滑移帶和孿生帶；晶粒的形狀發(fā)生變化：隨變形程度的增加，等軸晶沿變形方向逐步伸長(zhǎng)，當(dāng)

5、變形量很大時(shí)，晶粒組織成纖維狀；晶粒的位向發(fā)生改變：晶粒在變形的同時(shí)，也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得各晶粒的取向逐漸趨于一致（擇優(yōu)取向），從而形成變形織構(gòu)。對(duì)金屬性能的影響：塑性變形改變了金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，因而改變了金屬的力學(xué)性能。隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和韌性相應(yīng)下降。即產(chǎn)生了加工硬化。7.產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？它對(duì)金屬的塑性和塑性加工有何影響？答：加工硬化：在常溫狀態(tài)下，金屬的流動(dòng)應(yīng)力隨變形程度的增加而上升。為了

6、使變形繼續(xù)下去，就需要增加變形外力或變形功。這種現(xiàn)象稱為加工硬化。加工硬化產(chǎn)生的原因主要是由于塑性變形引起位錯(cuò)密度增大，導(dǎo)致位錯(cuò)之間交互作用增強(qiáng)，大量形成纏結(jié)、不動(dòng)位錯(cuò)等障礙，形成高密度的“位錯(cuò)林”，使其余位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，于是塑性變形抗力提高。8.什么是動(dòng)態(tài)回復(fù)？動(dòng)態(tài)回復(fù)對(duì)金屬熱塑性變形的主要軟化機(jī)制是什么？答：動(dòng)態(tài)回復(fù)是層錯(cuò)能高的金屬熱變形過(guò)程中唯一的軟化機(jī)制。對(duì)于層錯(cuò)能高的金屬，變形位錯(cuò)的交滑移和攀移比較容易進(jìn)行，位錯(cuò)容易在滑移面

7、間轉(zhuǎn)移，使3（藍(lán)脆區(qū)和熱脆區(qū)）應(yīng)變速率對(duì)金屬塑性的影響：應(yīng)變速率可以理解成變形速度，提高應(yīng)變速率，沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行回復(fù)或再結(jié)晶，對(duì)金屬的軟化過(guò)程不能充分體現(xiàn)，使金屬塑性降低。但提高應(yīng)變速率，在一定程度上使金屬溫度升高，溫度效應(yīng)增加，溫度的升高可以促使變形過(guò)程中的位錯(cuò)重新調(diào)整，有利于金屬塑性提高；提高應(yīng)變速率可以降低摩擦因數(shù)，從而降低金屬的的流動(dòng)阻力，改善金屬的充填性。而且，在非常高的應(yīng)變速率下（如爆炸成形）對(duì)塑性較差的難成形金屬的塑性

8、加工是有利的。14.化學(xué)成分、組織狀態(tài)、變形溫度、變形程度對(duì)變形抗力有何影響？答：化學(xué)成分：對(duì)于純金屬，純度越高，變形抗力越小。對(duì)于合金，主要取決于合金元素的原子與基體原子間相互作用的特性、合金原子在基體原子中的分布等有關(guān)。合金元素引起基體點(diǎn)陣畸變程度越大，金屬的變形抗力也越大。組織狀態(tài)：退火狀態(tài)下，金屬和合金的變形抗力會(huì)大大降低。組織結(jié)構(gòu)的變化，例如發(fā)生相變時(shí)，變形抗力也發(fā)生變化。一般地說(shuō)，硬而脆的第二相在基體相晶粒內(nèi)呈顆粒狀彌散分布

9、時(shí)，合金的變形抗力就高；且第二相越細(xì)，分布越均勻，數(shù)量越多，變形抗力就越大。金屬和合金的晶粒越細(xì)，同一體積內(nèi)的晶界越多，在室溫下由于晶界強(qiáng)度高于晶內(nèi)，所以變形抗力就高。變形溫度：變形抗力一般都隨溫度的升高而降低。變形程度：變形程度的增加，只要回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程來(lái)不及進(jìn)行，必然會(huì)產(chǎn)生加工硬化，使繼續(xù)變形發(fā)生困難，因而變形抗力增加。但當(dāng)變形程度較高時(shí)，隨著變形程度的進(jìn)一步增加，變形抗力的增加變得比較緩慢，因?yàn)檫@時(shí)晶格畸變能增加，促進(jìn)了回復(fù)與再

10、結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，以及變形熱效應(yīng)的作用加強(qiáng)。15.應(yīng)力狀態(tài)對(duì)金屬的塑性和變形抗力有何影響？答：塑性：金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力。應(yīng)力狀態(tài)不同對(duì)塑性的影響也不同：主應(yīng)力圖中壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性越高；拉應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性就越低。這是由于拉應(yīng)力促進(jìn)晶間變形，加速晶界破壞，而壓應(yīng)力阻止或減小晶間變形；另外，三向壓應(yīng)力有利于抑制或消除晶體中由于塑性變形而引起的各種微觀破壞，而拉應(yīng)力則相反，

11、它使各種破壞發(fā)展，擴(kuò)大。變形抗力：變形抗力：金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，產(chǎn)生抵抗變形的能力，稱為變形抗力，一般用接觸面上平均單位面積變形力表示應(yīng)力狀態(tài)不同，變形抗力不同。如擠壓時(shí)金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，拉拔時(shí)金屬處于一向受拉二向受壓的應(yīng)力狀態(tài)。擠壓時(shí)的變形抗力遠(yuǎn)比拉拔時(shí)變形抗力大。16.什么是金屬的超塑性？超塑性變形有什么特征？答：在一些特定條件下，如一定的化學(xué)成分、特定的顯微組織、特定的變形溫度和應(yīng)變速率等，金屬會(huì)表現(xiàn)出異乎尋常的高塑性狀態(tài)

12、，即所謂超常的塑性變形。超塑性效應(yīng)表現(xiàn)為以下幾個(gè)特點(diǎn)：大伸長(zhǎng)率、無(wú)縮頸、低流動(dòng)應(yīng)力、對(duì)應(yīng)變速率的敏感性、易成形。17.解釋超塑性變形的機(jī)理。答：超塑性變形行為是很復(fù)雜的，變形機(jī)理也還處在研究探索之中。目前有這樣幾種解釋：①晶界滑移的作用；②擴(kuò)散蠕變的作用；③動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的作用。19.什么是溫度效應(yīng)？冷變形和熱變形時(shí)變形速度對(duì)塑性的影響有何不同？溫度效應(yīng)：由于塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的熱量使變形體溫度升高的現(xiàn)象。(熱效應(yīng)：塑性變形時(shí)金屬