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咬口机金属单晶体的塑性变形之滑移

咬口机主要是通过金属制作而成,再生产加工的过程中由于受力的原因会很容易造成金属产生变形,根据实际情况,咬口机金属配件中有单晶体和多晶体,这两者在施工的过程中都会出现大的小的变形,影响咬口机的整体形状以及加工效果。其变形有很多,今天我们主要讨论滑移。

滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向发生滑动变形的现象。滑移变形有以下主要特点。

(1)滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称为临界切应力。

(2)滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。这是因为原子密度最大的晶面和晶向之间间距最大,结合力最弱,产生滑移所需的切应力最小。发生滑移的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向。显然,滑移面和滑移方向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。图4-3所示为三种典型结构金属的滑移系。可以看出,体心立方晶体与面心立方晶体的滑移系数目相同,都是12个,而密排六方晶体只有3个滑移系。滑移系的多少对金属的塑性有明显的影响。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。因而具有面心立方晶格金属的塑性好于体心立方晶格金属,具有体心立方晶格金属的塑性好于密排六方晶格金属。

(3)滑移时,晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。滑移的结果是在晶体表面形成台阶—称为滑移线。若干条滑移线组成一个滑移带,如图4-4所示。

(4)滑移的同时伴随着晶体的转动。转动有两种:一种是滑移面向外力轴方向转动,另一种是在滑移面上滑移方向转向最大切应力方向。在拉伸时,单晶体发生滑移,外力轴将发生错动,拉应力F和F'组成一力偶,迫使滑移面向拉伸轴平行方向转动;最大切应力r和r’组成一力偶,迫使滑移面绕其法向转动,使滑移方向转向最大切应力方向(见图4-5).

当滑移面和滑移方向均与外力轴成450夹角时,作用在滑移方向上的切应力最大,因而最容易发生滑移;而当滑移面与外力轴垂直或平行时,作用在滑移方向上的切应力为零,晶体不会发生滑移。

(5)滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。理论计算表明,如果滑移为刚性整体移动,所需的临界切应力比实测结果大3-4个数量级,而按照位错运动模型计算所得的临界切应力值则与实测结果相符,这表明滑移并非整体刚性移动,而是位错运动的结果。图4-6所示为一刃型位错在切应力作用下在滑移面上运动的过程。通过一根位错线从滑移面的一侧运动到另一侧,从而产生了一个原子间距的滑移。从位错运动产生滑移的过程可以看出,滑移面两侧晶体的位向关系并没有发生变化。

位错在运动过程中,仅是位错中心附近少数原子的位置发生了微量位移(远小于一个原子间距,如图4-7所示),所以它所需要的临界分切应力远远小于刚性滑动。当一条位错线移至金属晶体表面,便产生一个原子间距的滑移台阶。同一滑移面上若有大量位错移出,则会在晶体表面形成一条滑移线。许多平行且近邻的滑移线则组成一个滑移带。

金属滑移变形是一个专业性比较强的术语,对于外行人员来说理解比较困难,但是了解这些对于使用咬口机非常的好处。金属晶体的滑移主要是集合了物理反应和化学反应,二者是同时发生的。