包兴格效应

包兴格效应是指材料应力/应变特性因材料的微观应力分布而发生变化的一种特性。 例如,拉伸屈服强度的增加是以压缩屈服强度为代价的。 该效果以德国工程师 Johann Bauschinger 的名字命名。

虽然更多的拉伸冷加工增加了拉伸屈服强度,但实际上降低了拉伸冷加工后的局部初始压缩屈服强度。 拉伸冷加工越大,压缩屈服强度越低。

这是大多数多晶金属中的普遍现象。 基于冷加工结构,一般用两类机制来解释包兴格效应:

  • 材料中可能存在局部背应力,这有助于位错沿相反方向移动。 晶界位错的堆积和强析出物周围的奥罗文环是这些背应力的两个主要来源。
  • 当应变方向反转时,符号相反的位错可以从在初始方向上产生滑移位错的同一来源产生。 符号相反的位错可以相互吸引和湮灭。 由于应变硬化与位错密度增加有关,因此减少位错数量会降低强度。

最终结果是在相反方向上应变的屈服强度小于在初始方向上继续应变时的屈服强度。

作用机制

严重的单向冷加工导致位错在位错运动的障碍处积累。 当在相反方向施加应力时,位错现在受到先前存在于位错势垒处的背应力的帮助,而且因为与之前的情况相比,背面位错势垒处的背应力不太可能很强 .

包兴格效应

因此,位错很容易滑动,导致反向加载时塑性变形的屈服应力较低。

包兴格效应的后果

金属成型操作导致金属工件暴露于相反符号的应力。 包兴格效应有助于工件的加工软化,例如拉直棒材或轧制板材的矫直,其中辊子使工件承受交替弯曲应力,从而降低屈服强度并使工件具有更大的冷拉性。

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