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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 基础研究 » 【求助】关于金属力学性能各向异性的问题，谢谢
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cqustone

木虫 (正式写手)

[交流] 【求助】关于金属力学性能各向异性的问题，谢谢

大家好，小弟目前在做金属力学性能各向异性的模型，属于力学的范畴，我很想了解一下，从材料科学的角度，显微组织是如何影响金属的力学性能各向异性的？加载路径又是如何决定显微组织的？

具体一些，比如，冷轧之后的镁合金板材，在RD和TD方向的屈服强度是不同的，这个应该和织构有关，具体是怎样的关系呢？再如，IF钢轧板，首先在RD方向加载拉伸变形，应变量10%-30%，会得到应力应变曲线，然后更改加载路径：如果改成RD方向压缩，实验发现，屈服强度有所下降，硬化过程短暂停滞；如果改成TD方向拉伸，或者单剪变形，发现又出现了更强烈的硬化过程。请问这些现象对应的显微组织是如何变化的呢？显微组织的具体影响机制是怎样的？
有文献指出，织构和位错的演化会对上面的实验现象有影响，请问具体是怎样的影响？除了织构和位错，还有其他的决定因素吗？

谢谢！
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弓虽强，石更硬！
1楼 2010-10-22 18:12:45
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人
★
cqustone(金币+20):非常感谢！ 2010-10-22 21:21:03
caocao4735(金币+1):谢谢交流 2010-10-24 12:36:31
从Schmid定律的角度可以有明确的答案。
从微观角度看，屈服强度是位错开始滑动所需要的应力，关于屈服强度的位错运动理论是位错理论最为成熟的应用。
那么，位错运动的难易取决于什么？首当其冲的就是晶系类型，体现于形变机制的不同。还有重要因素是晶体取向，是可以从Schmid定律公式计算来判断的。再者，晶粒尺寸或晶界影响位错运动自由程的因素，还有晶内的原本存在的位错、亚结构，以及第二相粒子等等都是影响位错运动的因素。还有就是外界条件，比如温度的影响。
可见，可以归纳，凡是影响位错运动灵便性的因素，都与力学性能相关。
对于楼主的镁合金来说，在表述的条件下，力学性能各向异性的差异主要源于织构/晶粒取向的影响。六方结构的镁合金有显著的形变机制开动选择性，决定了各个方向不同的力学性能。

[ Last edited by comma on 2010-10-22 at 19:14 ]
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每天一小步也有新高度
2楼2010-10-22 19:10:29
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普通回帖

seebrightplan

木虫 (著名写手)

Solider
cqustone(金币+5):非常感谢！恳请具体的讲一下，谢谢！ 2010-10-22 21:28:44
同意楼上的。
主要与晶体类型、晶粒大小及分布以及变形机制和加载方向有关。
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只此一生莫听穿林打叶声，何妨吟啸且徐行。竹杖芒鞋轻胜马，谁怕？一蓑烟雨任平生。料峭春风吹酒醒，微冷，山头斜照却相迎。回首向来萧瑟处，归去，也无风雨也.
3楼2010-10-22 20:38:18
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cqustone

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by comma at 2010-10-22 13:10:29:
从Schmid定律的角度可以有明确的答案。
从微观角度看，屈服强度是位错开始滑动所需要的应力，关于屈服强度的位错运动理论是位错理论最为成熟的应用。
那么，位错运动的难易取决于什么？首当其冲的就是晶系类型， ...

非常感谢！
再问一下，在经历了屈服之后，塑性变形的硬化阶段，显微组织是怎样影响硬化的呢？各个方向硬化规律的不同，是显微组织如何演变造成的呢？

再次感谢！！
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弓虽强，石更硬！
4楼2010-10-22 21:24:57
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jkl_jkl

铜虫 (初入文坛)
★
cqustone(金币+20):谢谢！ 2010-10-22 22:51:18
caocao4735(金币+1):谢谢交流 2010-10-24 12:36:45
引用回帖:
Originally posted by cqustone at 2010-10-22 21:24:57:




非常感谢！
再问一下，在经历了屈服之后，塑性变形的硬化阶段，显微组织是怎样影响硬化的呢？各个方向硬化规律的不同，是显微组织如何演变造成的呢？

再次感谢！！

其实他已经把基本的东西都说完了。我补充解释一下。
以你说的镁合金轧制为例，轧制会造成轧制织构，即择优取向，也就是说，从显微组织上看，大应变的轧制会使大部分的晶粒的某一个特定晶向平行于轧向，相应的就会使对应的晶面平行于轧面。结合Schmid定律，不难发现这就是各向异性的原因。也就是说，多晶体的各向异性是由于织构——择优取向——产生的。
至于硬化，当没有择优取向的情况下，变形一般由位错的运动和晶粒的转动协调决定。当择优取向形成时，还以你镁合金轧制为例，随应变的增加，越来越多的晶粒沿着某一个特定的晶向被拉长，并且沿着轧向排列。这样，一方面，晶粒内部的位错运动越来越难进行；另一方面，晶粒之间的转动自然也越来越难以发生——变形随着变形量的增加越来越难以进行，这就是硬化。

[ Last edited by jkl_jkl on 2010-10-22 at 22:08 ]
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自尊，自强，自爱。
5楼2010-10-22 22:06:34
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lzhl315

铜虫 (小有名气)
cqustone(金币+2):谢谢，欢迎新虫！ 2010-10-22 23:00:10
不是很懂，不过还是祝楼主早日渡过难关！
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6楼2010-10-22 22:56:14
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cqustone

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by jkl_jkl at 2010-10-22 16:06:34:


其实他已经把基本的东西都说完了。我补充解释一下。
以你说的镁合金轧制为例，轧制会造成轧制织构，即择优取向，也就是说，从显微组织上看，大应变的轧制会使大部分的晶粒的某一个特定晶 ...

谢谢你的补充。:-)

对于轧制后的板材，当改变加载路径时，比如先沿着RD拉伸，然后再反向压缩，有些金属会出现典型的包申格效应，就是屈服应力降低，或者出现暂时的硬化停滞，这种显微组织如何解释呢? 还有，先沿着RD拉伸，然后改变加载路径，改成单剪，或者改成TD方向拉伸，屈服应力增大（相对于第一次的RD方向预变形），然后硬化过程也不同，这种显微组织如何理解呢？

谢谢！
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弓虽强，石更硬！
7楼2010-10-22 22:58:44
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chlrs0205

银虫 (小有名气)
cqustone(金币+2):谢谢！ 2010-10-24 23:06:53
有点类似包申格效应，先预加载，后同向加载，屈服强度增加，反向加载，屈服强度降低。具体原因可能与位错的钉扎效应和柯氏气团的形成有关。至于其他就不太清楚了
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8楼2010-10-23 01:08:20
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jkl_jkl

铜虫 (初入文坛)
★
caocao4735(金币+1):谢谢交流 2010-10-24 12:37:09
cqustone(金币+20):非常感谢！请帮我看一下下面的问题！谢谢你 2010-10-24 23:08:12
引用回帖:
Originally posted by cqustone at 2010-10-22 22:58:44:



谢谢你的补充。:-)

对于轧制后的板材，当改变加载路径时，比如先沿着RD拉伸，然后再反向压缩，有些金属会出现典型的包申格效应，就是屈服应力降低，或者出现暂时的硬化停滞，这种显微组织如何解释呢? 还 ...

不客气。
关于包申格效应，它的解释不是从微观组织来考虑的，而是用位错理论来解释的。
塑性变形会造成运动位错周围局部应力的形成，可以想象，这个局部应力在塑性变形的过程中是阻碍位错运动的，由于位错堆积，一般应变越大，这个局部应力也越大——这其实也可以算做金属材料加工硬化产生的一个原因。那么，很容易理解，反向加载的时候这个局部应力必然会帮助位错反向运动，这样就使反向加载的屈服应力表现为具有一定的降低值。
这就是包申格效应的微观解释。不知道对你有没有帮助。
关于你的第二个问题，我没有看明白。或者你结合你的实例详细叙述一下？这样或许更有利于别人对你的解答，也更有利于你问题的解决。
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9楼2010-10-23 09:15:35
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jkl_jkl

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
Originally posted by chlrs0205 at 2010-10-23 01:08:20:
有点类似包申格效应，先预加载，后同向加载，屈服强度增加，反向加载，屈服强度降低。具体原因可能与位错的钉扎效应和柯氏气团的形成有关。至于其他就不太清楚了

包申格效应不能用柯氏气团解释吧，柯氏气团是解释时效强化的。
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自尊，自强，自爱。
10楼2010-10-23 09:17:10
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