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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