发生切变的部分称孪生带或孪 晶，沿其发生孪生的晶面称孪 生面。
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孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。
孪生示意图
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与滑移相比：
孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近声速; 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距（滑移
是原子间距的整数倍）。 密排六方晶格金属：滑移系少，常以孪生方式变形。 体心立方晶格金属：只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。 面心立方晶格金属：一般不发生孪生变形。
这种弹性变形便成 为塑性变形晶粒的 变形阻力。
由于晶粒间的这种 相互约束，使得多 晶体金属的塑性变 形抗力提高。
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（3）晶界的影响
当位错运动到晶界附近时， 受到晶界的阻碍而堆积起 来，称位错的塞积。要使 变形继续进行，则必须增 加外力，从而使金属的变 形抗力提高。
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晶界对塑性变形的影响
Cu-4.5Al合金晶 界的位错塞积
利用形变强化现象来提高金属材料的强度，在工业上 应用甚广。例如冷拉钢丝。尤其是对于纯金属以及不 能用热处理强化的合金，这种方法格外重要。
冷态压力加工后位错密度大增，晶格畸变很大，电 阻有所增大，抗蚀性降低；冷变形产品尺寸精度高、 表面质量好，但塑性下降，进一步加工困难。
加工硬化（形变强化—强化材料的手段之一）
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刃位错的运动
晶体通过位错运动产生滑移时，只需要在位错中心的少数原子发生移动， 它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象 称作位错的易动性。
滑移过程中会生成许多位错：塑性变形量增加，晶体中位错密
度增大
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(2） 孪生
孪生是指晶体的一部分 沿一定晶面和晶向相对 于另一部分所发生的切 变，发生在滑移系较少 或滑移受限制情况下。
P
单晶体受力后，外力在任何晶面
上都可分解为正应力（垂直晶 P
面）和切应力（平行晶面） 。
正应力只能引起弹性变形,当超过
P
原子间结合力时，晶体断裂。
只有在切应力的作用下金属晶体 才能产生塑性变形。
塑性变形的实质是：在应力的作 用下，材料内部原子相邻关系已 经发生改变，故外力去除后，原 子到了另一平衡位置，物体将留 下永久变形。
滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条 滑移线组成一个滑移带。
铜拉伸试样表面滑移带
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4)滑移的同时伴随着晶体的转动。
转动的原因：晶体滑移后使正应力分量和切应力 分量组成了力偶.
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韧性断口
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2、滑移的机理
把滑移设想为刚性整体滑动——滑移面上每一个原子都同时移 到另一个平衡位置，外加的切应力必须同时克服滑移面上所有 原子间的结合力。所需理论临界切应力值比实际测量值大3-4个 数量级。 滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。
第三章 金属材料的塑性变形
❖ 3.1 单晶体和多晶体的塑性变形 ❖ 3.2 金属的形变强化 ❖ 3.3 塑性变形金属在加热时
组织和性能的变化 ❖ 3.4 塑性加工性能及其指标
3.1单晶体和多晶体的塑性变形
3.1.1 单晶体的塑性变形 3.1.2 多晶体金属塑性变形的特点
3.1.1 单晶体的
P
塑性变形
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晶粒大小对塑性变形的影响
晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要 协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形 的抗力越高，另外，一定的变形量由更多晶粒分散 承担，不会造成局部的应力集中，使在断裂前发生 较大的塑性变形，强度和塑性同时增加，金属在断 裂前消耗的功也大，因而其韧性也较好。
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软 位
一些原来不能启动的滑移系开动，进而使
向
整个晶体的塑性变形协调发展。
晶粒所处的位向为易滑移的位向称为 “软位向” 反之谓“硬位向”。先发 生于软位向晶粒，然后到硬位向。
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（2）晶粒位向差阻碍滑移
由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变 形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发 生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。
金属在冷变形时，强度、硬度↑ ，塑性、韧性↓。
加工硬化的原因 塑性变形 → 位错密度增加，相互缠结(亚晶界)，运动阻力加大 → 变形抗力↑
4
1、滑移变形的特点 1) 滑移只能在切应力的
作用下发生。
5
2) 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。 因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大， 结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。
6
沿其发生滑移的晶面叫做滑移面； 沿其发生滑移的晶向叫做滑移方向； 它们通常是晶体中的密排面和密排方向。 一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也 越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。
P ： 载荷 ：正应力 ：切பைடு நூலகம்力
外
力
分 解
在 晶 面
切 应 力 作 用
锌 单 晶 的 拉 伸
上
下
照
的
的
片
变
形
3
塑性变形的形式：滑移和孪生 金属常以滑移方式发生塑性变形 (1) 滑移
滑移是指当应力超过材料的弹性极限后，晶 体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一 部分发生滑动位移的现象。在应力去除后， 位移不能恢复，在金属表面留下变形的痕迹
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3.1.2 多晶体金属塑性变形的特点
单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形更复杂。
（1）不均匀的塑性变形
多晶体是由众多取向不一的单晶体组成。
在某一单向外力作用下各晶体的滑移面上
的分切应力不同，只有一些达到临界切应
硬
力的滑移系才发生滑移。由于晶体之间的
位 向
相互制约，首先滑移的晶体会引起自身或
相邻晶体的转动，从而使原来启动的滑移 系偏离最大切应力方向，而停止滑移。另
3.2 金属的形变强化
3.2.1 形变强化现象 3.2.2 塑性变形对组织及力学性能影响 3.2.3 塑性变形产生的残余应力
3.2.1 形变强化现象
金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化 ，最明显的特点是强度随变形程度的增加而大为提高，其 塑性却随之有较大的降低，这种现象称为形变强化，也称 为加工硬化或冷作硬化。
7
6
FCC
金属的塑性：fcc＞bcc＞chp
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哪个滑移系先滑移？
当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量c（分切应力）大于等于一定的临 界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。
c
Fc A
oscos
取向因子
最先达到c的滑移系先开始滑移 滑移时
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3) 滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整 数倍。