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1 晶体缺陷概述 1

1.1 点缺陷 1

1.1.1 空位 1

1.1.2 间隙原子 2

1.1.3 置换原子 2

1.2 线缺陷 2

1.2.1 刃型位错 2

1.2.2 螺型位错 2

1.2.3 混合位错 2

1.3 面缺陷 3

1.3.1 小角度晶界 3

1.3.2 大角度晶界 4

1.3.3 相界面 5

习题与思考题 6

2 位错理论基础 7

2.1 位错概念的引入 7

2.2 位错的柏氏矢量 8

2.2.1 柏氏矢量的确定 8

2.2.2 柏氏矢量与位错类型的关系 8

2.2.3 柏氏矢量的特性 9

2.2.4 柏氏矢量的表示方法 9

2.3 位错的实验观察 9

2.4 位错的应力场及应变能 11

2.4.1 位错的应力场 11

2.4.2 位错的应变能 13

2.4.3 位错的线张力 14

2.5 位错的运动及晶体的塑性变形 15

2.5.1 位错的滑移运动 15

2.5.2 刃型位错的攀移运动 17

2.5.3 位错运动与宏观应变的关系 18

2.6 位错在应力场中的受力 19

2.7 位错间的相互作用力 20

2.7.1 两个螺型位错间的相互作用力 21

2.7.2 两平行刃型位错间的相互作用力 22

2.7.3 螺型位错和刃型位错间的相互作用力 23

2.8 位错与溶质原子的交互作用 24

2.8.1 柯氏气团 24

2.8.2 斯诺克气团 24

2.9 位错的交割 24

2.9.1 两个柏氏矢量互相垂直的刃型位错交割 25

2.9.2 两个柏氏矢量互相平行的刃型位错交割 25

2.9.3 两个柏氏矢量相互垂直的螺型位错交割 26

2.9.4 两个柏氏矢量垂直的刃型位错和螺型位错的交割 26

2.9.5 带割阶位错的运动 26

2.10 位错的增殖与塞积 28

2.10.1 位错的增殖 28

2.10.2 位错的塞积 29

2.11 金属晶体中的位错 31

2.11.1 位错反应 31

2.11.2 堆垛层错 31

2.11.3 不全位错 33

2.12 面心立方晶体中的位错 34

2.12.1 扩展位错 34

2.12.2 面角位错 36

2.12.3 汤普森四面体 37

习题与思考题 38

3 材料的塑性变形机制 40

3.1 滑移 40

3.1.1 滑移变形的特点 40

3.1.2 滑移时的临界分切应力 41

3.1.3 滑移时晶体的转动 42

3.1.4 多系滑移 43

3.2 孪生 44

3.2.1 孪生的形成与特点 44

3.2.2 孪生的位错机制 46

3.2.3 影响孪生的因素 46

3.3 多晶体塑性变形机制 47

3.3.1 多晶体塑性变形的特点 47

3.3.2 多晶体塑性变形机制 51

3.4 多晶体材料的不均匀塑性变形 51

3.4.1 扭折带 51

3.4.2 形变带 52

3.4.3 显微带 52

3.4.4 剪切带 52

3.5 高温变形机理 53

3.5.1 定向空位流机理 53

3.5.2 晶界滑动机理 54

3.6 变形机制图 55

习题与思考题 57

4 材料的强化机制 58

4.1 晶界强化 58

4.1.1 晶界强化原理 58

4.1.2 亚晶界及相界强化 59

4.2 形变强化 60

4.2.1 形变强化机理 60

4.2.2 形变强化的数学表达 60

4.3 固溶强化 63

4.4 第二相强化 66

4.4.1 位错与第二相质点运动方式 66

4.4.2 沉淀强化 66

4.4.3 弥散强化 69

4.5 相变强化 71

4.6 复合材料的强化 71

4.6.1 纤维增强复合材料的增强机制 72

4.6.2 粒子增强型复合材料的增强机制 73

习题与思考题 73

5 材料的变形和再结晶 74

5.1 冷变形对材料组织与性能的影响 74

5.1.1 显微组织演变 74

5.1.2 性能的变化 77

5.1.3 冷变形材料的储存能 78

5.2 材料的回复和再结晶 78

5.2.1 回复 78

5.2.2 再结晶 81

5.2.3 晶粒长大 84

5.2.4 再结晶退火后的组织 85

5.3 材料的热变形 87

5.3.1 热变形中的软化过程 88

5.3.2 热加工后的软化过程 90

5.3.3 热变形对材料组织性能的影响 91

习题与思考题 91

6 材料塑性变形的宏观规律 93

6.1 基本概念和研究方法 93

6.1.1 均匀变形与不均匀变形 93

6.1.2 基本应力与附加应力 94

6.1.3 研究变形分布的主要方法 96

6.2 影响材料变形行为的因素 99

6.2.1 接触摩擦 99

6.2.2 变形工具和坯料的轮廓形状 102

6.2.3 变形物体温度分布不均 102

6.2.4 变形材料材质不均 103

6.3 变形不均匀分布所引起的后果及防止措施 103

6.3.1 影响制品质量 103

6.3.2 降低塑性加工工艺性能 103

6.3.3 增加工具局部磨损 103

6.4 残余应力 104

6.4.1 残余应力的概念 104

6.4.2 变形条件对残余应力的影响 104

6.4.3 残余应力的影响 105

6.4.4 减小或消除残余应力的措施 105

6.4.5 研究残余应力的主要方法 107

习题与思考题 109

7 材料的塑性变形抗力 110

7.1 塑性变形抗力的基本概念 110

7.2 塑性变形抗力的测量方法 110

7.2.1 拉伸试验法 111

7.2.2 压缩试验法 111

7.2.3 扭转试验法 111

7.3 塑性变形抗力的数学模型 112

7.4 材料的化学成分及组织对塑性变形抗力的影响 115

7.4.1 化学成分的影响 115

7.4.2 组织的影响 116

7.5 变形条件对塑性变形抗力的影响 117

7.5.1 变形温度的影响 117

7.5.2 变形速率的影响 119

7.5.3 变形程度的影响 119

7.5.4 应力状态的影响 119

7.6 加工硬化曲线 120

7.7 包辛格效应 123

7.7.1 包辛格效应的定义 123

7.7.2 描述包辛格效应的模型 124

7.7.3 研究包辛格效应的意义及应用实例 125

习题与思考题 126

8 材料的塑性行为 127

8.1 材料塑性的基本概念 127

8.2 材料塑性指标及测定方法 127

8.2.1 塑性指标 127

8.2.2 材料塑性的测定方法 127

8.2.3 塑性状态图及其应用 133

8.3 塑性的影响因素 134

8.3.1 材料的自然属性对塑性的影响 134

8.3.2 变形温度-速度对塑性的影响 137

8.3.3 变形的力学条件对塑性的影响 139

8.4 提高材料塑性的主要途径 141

8.5 材料的超塑性 141

8.5.1 超塑性的类型 142

8.5.2 超塑性的力学特征 142

8.5.3 变形激活能（Q） 143

8.5.4 超塑变形过程中的组织演变 146

8.5.5 超塑性变形机理 147

8.5.6 超塑性的应用 148

习题与思考题 149

9 材料的断裂 150

9.1 断裂类型 150

9.2 脆性断裂 152

9.2.1 理论断裂强度 152

9.2.2 Griffith脆性断裂理论 153

9.3 韧性断裂 155

9.4 微裂纹形核的位错模型 157

9.5 影响断裂类型的因素 159

9.6 材料塑性加工时的断裂 161

9.6.1 锻造时的断裂 161

9.6.2 轧制时的断裂 162

9.6.3 挤压和拉拔时产生的裂纹 164

习题与思考题 165

10 材料的组织性能控制 166

10.1 钢的组织性能控制 166

10.2 铝合金的组织性能控制 169

10.3 其他合金的组织性能控制 171

10.3.1 钛合金 171

10.3.2 铜合金 171

10.3.3 高温合金 172

10.4 冲压性能的控制 173

10.4.1 冲压性能的表征 173

10.4.2 影响冲压性能的主要因素 176

10.5 服役性能的控制 178

10.5.1 蠕变性能 179

10.5.2 持久性能 181

10.5.3 疲劳性能 181

10.5.4 介质对材料强度的影响 182

习题与思考题 185

参考文献 187

中英文词汇对照表 189