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塑性变形 、塑性变形能随载荷的去除而消失
2023-04-19 00:17  浏览:46

什么叫塑形变形和弹性变形?

弹性变形和塑性变形是什么

什么是弹性变形

物体变形就是指一些材料在外力作用下,材料的形状和尺寸产生的变化。

弹性变形是指材料在外力作用下所发生的变形,在外力取掉后,变形就消失,而恢复到原来的形状与尺寸的那种变形。比如我们常见的有弹簧用力去拉,弹簧就会伸长,形状也产生变化,这时就产生变形,如果放松,弹簧就恢复原来的形状与大小,这种变形就是弹性变形。材料弹性变形的能力称为弹性。

胡克定律是一个物理原理指出的力量F需要扩展或压缩弹簧一段距离,x是距离成正比,k是一个常数,F/x。即, F = kx

胡克定律又被翻译成为虎克定律,胡克定律是力学弹性理论中的一条基本定律,胡克定律称固体材料受力后,应力与应变(单位变形量)成线性关系,满足此定律的材料:线弹性/胡克型(Hookean)

什么塑性变形

材料在受外力作用下所引起的变形,在外力取掉后,不能恢复到原来的形状及尺寸,仍有一部分残余变形,这种变形称为塑性变形。

材料的塑性变形的能力称为塑性。

一般来说,在锻工车间将金属材料锻造成某种形状的零件,就是利用金属材料的塑性。

大部分的物料都可能会发生塑性变形,包括我们常见的金属、泥土、混凝土、泡沫、岩石、骨骼、皮肤等。一般来说,物料的延展性越高,弹性限度也就越高,而且弹性限度也受到拉力增加的速度影响。

什么是塑性,产生塑性变形的原因是什么

塑性变形是物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。

故产生塑性变形的原因简单点说就是当外力超过材料的弹性极限,材料就会产生塑性变形

塑性变形

钻石晶体在外力作用下会发生晶格变形。能够造成钻石晶格变形的外力包括放射性辐射、人工产生的高能粒子以及高温高压下的不均匀侧向压力。钻石晶格变形的形式有三类:点状变形、线状变形和面状变形。钻石晶体的点状变形为晶格中的一个原子在外力作用下发生位移;线状变形为晶格中的多个在同一晶体方向的原子在外力作用下发生位移;面状变形为晶格中的多个在同一晶体面上的原子在外力作用下发生位移。

根据晶格变形的程度,钻石的晶体变形分为两类:塑性变形和永久变形。钻石晶体的塑性变形在高温高压和钻石晶体应力的作用下会恢复晶格结构;当变形超过塑性变形的临界点时,这种晶格变形是永久性变形,在任何物理条件下都不可能恢复。

钻石晶体中由辐射产生的空穴属于永久点状变形,如:钻石中的GR1色心、H 色心、N—V色心以及许多其他色心都具有一个晶格空穴,均属于晶体的永久点状变形,只是空穴与周围的搀杂元素的结合形式不同而已。

许多钻石晶体中存在线状和面状变形,这些变形是在高温高压由不均匀侧向压力所产生的,晶体结构在一定的物理条件下可以部分或全部恢复,主要属于塑性变形。澳大利亚阿盖尔矿所产出的棕色钻石和粉红色钻石都是(或主要)由线状和面状塑性晶格变形产生的,天然红色钻石的颜色也部分由塑性变形引起。

图2-14 钻石塑性变形在可见光范围的吸收光谱

钻石塑性变形产生一个中心为550nm的宽吸收带,并伴随一个中心波长为390nm的弱吸收带

钻石塑性变形产生一个中心为550nm的宽吸收带,并伴随一个中心波长为390nm的吸收带。前者主要造成钻石晶体在可见光中波范围产生选择性吸收,引起紫红色调的颜色。图2-14所示为典型的钻石塑性变形产生的吸收光谱曲线。除550nm 吸收带外,曲线底部吸收强度随波长的变短而增强。塑性变形产生的吸收一般很强,使钻石主要呈现低亮度和低饱和度的棕色。当塑性变形的程度较小时,大面积均匀的塑性变形可能产生较低的吸收,因而产生粉红色。塑性变形造成的粉红色和棕色均为饱和度较低的紫红色调的颜色,粉红色钻石的亮度较高,棕色的亮度较低。

天然红色钻石均具有塑性变形,且含氮量较高,属于Ⅰa型。红色钻石同时具有聚合氮所产生的N 3色心、塑性变形产生的550nm的宽吸收带和390nm的吸收带,且都具有十分强的光谱吸收。N 3色心和390nm的吸收带吸收短波可见光,550nm 吸收带吸收中波可见光,剩余未被吸收的长波可见光呈现红色。在钻石中产生红色的N 3色心和550nm 吸收带都必须十分强,同时造成很强的无选择性光谱吸收,使红色钻石的亮度一般都较低。另一方面,在颜色空间中,高饱和度的红色具有较低的亮度,也要求N 3色心和550nm 吸收带必须十分强才有可能产生高饱和度的红色。

形成红色钻石对N 3色心和550nm 宽吸收带的要求十分苛刻,两者同时满足的概率几乎为零,因此,天然红色钻石十分罕见。一般情况下N 3色心和550nm 吸收带结合可能产生的色调为黄、橙黄、红和紫红,相应的颜色包括黄、橙黄、红和紫红和相应色调的粉红色、棕色,又以棕色占绝大多数。

当塑性变形的程度较小,且较均匀地分布在变形区域时,光谱吸收的底部可能会降低,钻石的无选择性吸收也随之降低,这会造成光吸收的减弱和亮度的提高。在相同的饱和度和相同的色调下,高亮度的紫红色调颜色呈现粉红色。钻石产生塑性变形的物理条件变化一定非常剧烈,均匀分布、程度较小的变形难以形成和维持,因而粉红色钻石十分罕见。

塑性变形造成的550nm 吸收带也是一个振动电子中心。由于钻石的塑性变形造成晶格结构变化并不是完全一样,变形程度各异,塑性变形各点所产生的零声子线和其他吸收峰的也不尽相同,所以塑性变形产生一个宽吸收带,是所有在不同波长上的零声子线和各吸收峰的总和,而不是一个典型的具有明显零声子线和吸收峰的声子吸收光谱。

当塑性变形成的棕色钻石是不含氮的Ⅱa型时,吸收光谱中不存在氮元素在可见光短波范围产生的吸收。因此,若Ⅱa型棕色钻石的晶格变形全部属于塑性变形,只要去除塑性变形,钻石的颜色就会变成无色。据此,Ⅱa型棕色钻石常通过高温高压处理成无色钻石。有关Ⅱa型棕色钻石的高温高压改色处理在下一节详述。

目前,绝大多数文献只强调钻石晶格的塑性变形对钻石颜色的贡献,而忽略了永久性线状和面状变形对钻石颜色的贡献。永久性变形所产生的光谱吸收与塑性变形所产生的光谱吸收基本一致。当一颗具有晶格变形的钻石经高温高压处理后,塑性变形可能得以恢复,永久性变形仍然存在。剩余的永久性晶格变形产生的光谱吸收曲线形状相同,吸收峰值的波长不变,只是吸收系数降低。这就是为什么许多棕色钻石经高温高压处理后仍保留一定程度的棕色。

何谓塑性变形?塑性变形的实质是什么?

塑性变形是工程材料及构件受载超过弹性变形范围之后将发生永久的变形,即卸除载荷后将出现不可恢复的变形,或称残余变形。塑性变形的实质是是一种不可自行恢复的变形。

作为一种新兴的塑性变形方法,可以在变形过程中引入大的应变量(传统的塑性变形很难实现应变量大于1的真应变),从而有效细化(亚微米或纳米量级)金属,且获得完整大尺寸块体试样,通过在变形过程中微观组织的控制,可以同时获得具有高强度与大塑性的块体纳米材料。

剧烈塑性变形的方法来制备金属纳米材料的方法很多,使用较多的是高压扭转法,高压扭转法可通过专门的高压扭转设备如TRANSMST高压扭转系统对材料在压力,扭转圈数量,温度进行调控得到所需的模块。

扩展资料

塑性变形在金属体内的分布是不均匀的,所以外力去除后,各部分的弹性恢复也不会完全一样,这就使金属体内各部分之间产生相互平衡的内应力,即残余应力。残余应力降低零件的尺寸稳定性,增大应力腐蚀的倾向。

金属经冷态塑性变形后,晶粒内部出现滑移带或孪晶带。各晶粒还沿变形方向伸长和扭曲。当变形量很大(如70%或更大)而且是沿着一个方向时,晶粒内原子排列的位向趋向一致,同时金属内部存在的夹杂物也被沿变形方向拉长形成纤维组织,使金属产生各向异性。

沿变形方向的强度、塑性和韧性都比横向的高。当金属在热态下变形,由于发生了再结晶,晶粒的取向会不同程度地偏离变形方向,但夹杂物拉长形成的纤维方向不变,金属仍有各向异性。

经过冷变形的金属,如加热到一定温度并保持一定的时间,原子的激活能增加到足够的活动力时,便会出现新的晶核,并成长为新的晶粒,这种现象称为再结晶。

经过再结晶处理后,冷变形引起的晶粒畸变以及由此引起的加工硬化、残余应力等都会完全消除。

参考资料来源:百度百科-塑性变形

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