Biến dạng dẻo trong kim loại

Biến dạng dẻo trong tinh thể của kim loại nguyên chất chủ yếu được gây ra do hai cơ chế biến dạng trong mạng tinh thể là trượt và sự hình thành song tinh (twinning). Trượt là biến dạng trượt trong đó nguyên tử di chuyển qua nhiều lần khoảng cách giữa các nguyên tử so với vị trí ban đầu. Song tinh là biến dạng dẻo xảy ra dọc theo hai mặt phẳng do các lực tác dụng lên một miếng kim loại.

Hệ thống trượt

Vật liệu tinh thể chứa các mặt phẳng nguyên tử phân bố đều và có tổ chức trên phạm vi lớn. Các mặt này có thể trượt trên nhau dọc theo hướng xếp kín. Hệ quả là sự thay đổi vĩnh viễn của hình dạng bên trong tinh thể và biến dạng dẻo. Sự tồn tại của các sai lệch làm tăng khả năng trượt của các mặt.

Biến dạng dẻo có thể đảo ngược

Ở cấp độ nano các biến dạng dẻo chính trong kim loại mạng lập phương tâm diện (fcc) là có thể đảo ngược, chừng nào không có sự vận chuyển vật liệu dưới dạng trượt ngang[8].

Trượt theo cụm (Shear banding)

Sự tồn tại của các khuyết tật khác bên trong tinh thể có thể gây trở ngại cho sai lệch mạng hay ngăn chúng trượt. Khi điều này xảy ra, biến dạng dẻo bị giới hạn vào một vùng nhất định bên trong vật liệu. Đối với tinh thể, các vùng này gọi là cụm trượt (shear band).

Biến dạng dẻo trong vật liệu vô định hình

Sự tạo vết nứt

Vật liệu vô định hình vẫn có thể bị biến dạng dẻo. Do không được sắp xếp trật tự tốt, chúng chứa những khoảng trống có thể tích lớn. Khi kéo các loại vật liệu này làm mở các vùng rỗng này ra và khiến vật liệu có hình dạng không rõ ràng. Sự không rõ ràng này là do sự nứt vỡ, trong đó các sợi hình thành bên trong vật liệu ở những vùng có ứng suất tĩnh (hydrostatic stress) cao.

Biến dạng dẻo trong vật liệu Mactensit

Một số vật liệu, đặc biệt là những loại có trải qua chuyển biến Mactensit, biến dạng theo cách không thể mô tả rõ ràng bằng các lý thuyết cổ điển về đàn hồi và chảy dẻo. Một trong số những thí dụ đáng chú ý nhất là nitinol, thể hiện tính giả đàn hồi: biến dạng có thể đảo ngược về mặt cơ học, nhưng lại không thể đảo ngược về nhiệt động học.

Biến dạng dẻo trong vật liệu có ngăn (cellular)

Những vật liệu này biến dạng dẻo khi momen uốn vượt qua momen chảy dẻo hoàn toàn.