费曼物理学讲义

FM2:30-7金属强度

2020-08-26  本文已影响0人  Obj_Arr

金属单晶很柔软,很容易发生原子层间的滑动,所以稍加力气就能让它变形。

一层原子与另一层原子发生相对运动时,是一个一个接连发生的,而不是整体的移动,所需的能量大大减少,所以不需要多大力气就能把金属拉长。

图中标出的三个原子可以在晶体中自由的移动。这样的原子团就叫位错,是一种晶格缺陷,大量的位错会导致金属的变形。这样的原子团自由的运动导致了金属形状的改变。

不过,如果金属晶体中出现了杂质,那么位错在靠近杂质时会被捕获,动不了了,可能是缝隙太小,可能是吸力过大。于是,纯金属中掺入了杂质,反而使金属变硬了,不容易变形了。这也是合金比纯金属硬度高的一个原因。比如,掺了碳的钢就比纯铁硬的多。

对于纯金属,还可以通过加工硬化的方法制造缺陷,通过捶打和弯曲,制造出大量方向不同的位错,它们互相制约,结果都不能自由运动了。

将一条软铜带弯曲后就会变得很坚硬,也是这个原因。

想要恢复柔软的状态就需要退火,加热到特定温度然后冷却,使金属重新结晶为一个整体,消除内部缺陷。

除了滑移位错,还有螺形位错。

像一个螺旋,由此得名。在晶体生长中起着重要作用。

这一节了解了:

滑移,位错,杂质,加工硬化。

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