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各位看官，灵魂画手科普系列的上一期有关变压器的内容犯了一点小错误，我已经将它撤回了。为了保持内容的准确性，这一期我打算来聊一聊自己专业领域内的东西——弹塑性变形。当然了，这依然是一个面向小白的简单科普，没有难懂的图，没有高深的内容~ 牛顿的棺材板我们曾经在幼儿园学过，力除了能改变物体的运动状态，还能够使物体的形状发生改变，简称形变。用一个直观的图来解释，形变就是这个样子的： 典型的形变 怎么样？是不是一眼就明白了？ 弹性变形是个啥就像刚刚看到的那个图，有的变形是可以恢复原样的，我们把这种能恢复原样的变形叫做弹性变形。用专业一点的话讲，叫做弹性变形是指材料在外力作用下产生变形，当外力去除后变形完全消失的现象。为了直观的表示弹性变形后恢复的样子，我又准备了两张图给大家演示一下： 弹性变形 左边的弹簧上挂一个重物，弹簧会被拉长。如果这个重物不太重的话，当我们把它去掉，弹簧就会恢复到原来短的样子，就像右边的图所示。 但是，如果挂的东西太重，比如挂了一个米其林肥宅： 非弹性变形 如果挂的太重，超出了弹簧能承受的极限，即使你把米其林肥宅撤掉之后，弹簧依然不会恢复变短。这种情况就不是弹性变形了。 我们把它能承受的极限，叫做弹性极限。弹性极限是材料的一种属性。 更深一点，弹性变形又分为：线弹性、非线弹性和滞弹性三种，至于这是什么意思，那就是将来的故事了。 塑性变形又是啥刚刚说了超出弹性极限的变形，我们把这种变形叫做塑性变形。用专业的术语讲就是工程材料及构件受载超过弹性变形范围之后发生的永久的变形。 这个塑字，就是可塑的意思，平时我们所说的塑料，也是这个意思。此外，这几天爆出的某酒品塑化剂超标，塑化的意思就是指可塑性，而不是被大家所误解的加了塑料进去。塑性变形，顾名思义，我们可以利用这种变形来改变材料的外形。 塑性变形的原因那么，既然我们没有拉断它，为什么它不能恢复原来的形状了呢？为了了解这个原因，我们先来看看另一个概念——位错。 首先，如果我们把金属材料放大放大再放大，你会发现金属里面也是一个个有规律的结构，就像细胞一样，我们把这种结构叫做金属晶胞。金属晶胞有很多种类型。 是不是有点晕？别怕，我用简单的图来解释，就以体心立方晶胞为例： 体心立方晶胞 红色的小球就是金属原子，绿色的是假想的结构线。可以看到这种结构每个角和立方体中心都有一个原子。 接下来是面心立方晶胞： 面心立方晶胞 这种结构下，每个角，每个面中心都有一个原子。 还有一种叫做密排六方晶胞： 密排六方晶胞 这种结构内，每个角，上下两面中心都有一个原子，还有立方体中间有三个原子。 那么位错是什么呢？想想看，这只是几个原子，看似排列整齐，但如果放大到一块金属里面，有千千万万的金属原子，就像人会扎堆一样，千千万万的原子就没有这么整齐了，难免会有一部分原子站错了位置，跑到别的地方去，这种情况就叫做位错。 我们可以用下面这个简图来做以说明： 理想金属原子排布 像上面这个情况排列的很整齐，看着很舒服，但是事与愿违，实际情况中金属原子往往排列成下面这样： 位错 你看，绝大部分原子都还排列整齐，但是有这么一部分原子非要往旁边挤，这样造成了一部分原子密集，又有一部分出现空洞的情况。这就是位错。 回到我们刚刚的话题，如果金属内部有位错，此时再发生变形，就会发生下面这种现象： 位错增殖 金属受到向右的力而变形，此时红色的位错部分，插入到了右边原有的正常排布的原子，就像是用楔子打了进去，这一部分金属被牢牢的固定住，从宏观上看，就是撤掉变形力后无法恢复的塑性变形了。 塑性变形的作用凡事都有好坏两面，塑性变形被人们利用好了，照样可以造福于人类。由于塑性变形后，位错增殖互相重叠，增加了再次变形的阻力，所以利用这个原理可以让被加工的材料有更大的强度，这种现象被称作加工硬化。 利用塑性变形加工硬化的加工方式有很多，比如轧制： 轧制 如图所示，材料在变细的位置发生塑性变形，产生加工硬化。
塑性变形 就像开头说的，这只是一篇很浅显的科普，许多现象及背后的原因我们都没有讨论，日后我们会慢慢地加深这一方面的科普，欢迎交流。 原来一分钟，看懂天下事 |
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