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机械加工金属的特征晶体结构研究型金相显微镜应用




来源:yiyi
时间:2015-11-15 12:04:51

机械加工金属的特征晶体结构研究型金相显微镜应用

金属的性能(物理、化学、机械加工)依赖于晶格结构的排列和原子间距
离的大小,因此不同方向上金属的特征也不同。比如这一规则可以应用于弹性
模量(弹性范围内在拉伸或压缩状态下,应力和应变的比值)。对同一种金属,
在不同方向上测量的弹性模量值(如垂直或平行轧制方向)也是不同的。它可
以在上面提到的三个主晶面上进行测量。

单晶的变形和强度
    金属键中的电子可以围绕着原子核在电子云中的负离子自由地运动,并可
以把离子粘合在一起。这些自由运动在一定的范围内,也可以允许原子在外力
作用下进行运动。这些微小的运动(仅能在大倍数的显微镜下才可看见)被称
为弹性变形或者弹性应变。当外力,比如弯曲力被移除之后,引起原子运动的
内部电子力将会降低,从而使原子回到它们的正常位置;它们不会留下任何曾
经移动过的痕迹。与这一类型的行为相类似的是弹簧片,当弹簧加载时就弯
曲,卸载后弹簧回复到它的最初形状。

    如果将太大的外力施加到金属上,弹簧片的弯曲过大,原子可能会移离它
们的初始位置太远,当外力移除后不能够重新回到它的初始位置。这一永久性
变形袖称为塑件变形.

这就是为什么这一区域会出现一个额外的垂直面,该平面起一个特殊平面
的作用。显然,位于位错附近的原子一部分处于压应力状态,另一部分处于拉
应力状态。在这种状态下,晶格结构应该产生弯曲。但是,如果位错被大量的
原子锁定,晶体结构就不会弯曲,在最大应变集中处将会产生位错。螺旋型位
错就是通过沿着平行于滑移方向进行晶体扯拉时产生的。如果螺旋型位错自始
至终沿着一个完整的圆来进行,将会出现一个类似于螺旋线的滑移图案。

    (1)面缺陷  要比线缺陷大并且在一个二维区域内发生。面缺陷在任意两
个晶面或晶格之间以一定的角度存在。这些缺陷可以在自由表面、域界、晶界
或相界中被发现。自由表面是位于气体和固体之间的界面。域界是指电子结构
在每一侧面不同的界面,这样尽管在两侧存在相同的原子排列,但是引起的效
果会不同。晶界位于拥有不同空间方向的类似晶格结构的晶体之间。多晶材料
由许多晶粒组成,这些晶粒被几个原子直径大小的距离所分离。最后,相界存
在于一定区域之问,在该区域中,材料以不同的相态存在(即体心立方挨着面
心立方)。

    (2)体积缺陷  是三维宏观缺陷。与微观缺陷相比较,它们一般产生的规
模较大。这些宏观缺陷是在金属从它的原材料提炼的过程中或者牛产过程中被
引入的。

    最常见的体积缺陷是由包含于原材料中的外部粒子引起的。这些两相粒子
称为夹杂物,是不希望出现的,因为它们会极大地影响结构性能。夹杂物的一
个例子是在纯金属中的氧化物粒子或在玻璃结构中的黏土。

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