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为什么把铁丝掰弯很容易,掰直却超级难?

作者:admin 2016-12-25 16:01 我要评论 阅读:

哪怕不是掰得特别平整掰回去也需要很大力气,把铁丝掰弯之后到底发生了什么? 图片来源:123rf.com.cn正版图片 Q A 确乎 回答 我想在回答“掰直难”之前,应先思...

哪怕不是掰得特别平整掰回去也需要很大力气,把铁丝掰弯之后到底发生了什么?



图片来源:123rf.com.cn正版图片


Q
&
A


确乎 回答


我想在回答“掰直难”之前,应先思考为什么能“掰弯”,即金属何以能变形?然后再思考变形过程中发生了什么,导致再变形变得困难。


金属何以能变形?


在高中我们就学到金属原子间的作用力很奇妙——它们是没有方向性的,所以好像将原子们沿着某个方向一起滑动到新的位置后(即变形),原子们所处的环境仍然和原来一样(原子们观察新环境后,没有发现任何变化)。



图片来源:123rf.com.cn正版图片


如果金属变形的原理是这样,容易推出金属可以无限变形的结果(原子:每次移动后我都没看到啥变化),显然与金属只能有限变形的事实矛盾。更糟糕的是,按照金属原子一起滑动而计算出的金属强度非常高,也不符合事实


所以金属变形的新理论出来了:位错滑动。同之前的滑动有什么区别呢?可以做这样的比喻,类似于毛毛虫行动:之前的理论认为,毛毛虫运动的时候,是所有腿一起离开地面,蹦了一条或多条腿的距离,对于毛毛虫有相当大的挑战;新理论认为,毛毛虫在运动中是只有一双腿挣开地面,以蠕动的方式向其他方向移动。这个离开地面的地方,就相当于位错的核心区域,其在3D的晶体中是一条线(想象一堆毛毛虫阅兵的时候,它们的拱起部位排成一条不怎么直的线)。



图片来源:123rf.com.cn正版图片


故而,新理论成功解释了金属在变形之初进行的相当容易。


 变形中发生了什么?


在位错滑动理论提出之后,又有补充位错的产生和纠缠理论(“毛线”理论),来解释变形为何变得困难。位错如我们提到的,位错的核心区域为一条线,在变形中不停的产生,逐渐变成盒子里一堆纠缠的毛线团,任何想让其中的毛线改变位置(或者增加新的毛线)都将是越来越困难的事(加工硬化),而进行到一定程度,甚至会导致盒子的破损。



一个AI

友情提示:本条推送中的知识只适用于金属变形层面,想什么呢你。


果壳网

ID:Guokr42

整天不知道在科普些啥玩意儿的果壳

我觉得你应该关注一下

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