材料的強化機制

材料的強化機制：強韌化意義提高材料的強度和韌性。節(jié)約材料，降低成本，增加材料在使用過程中的可靠性和延長服役壽命希望所使用的材料既有足夠的強度，又有較好的韌性，通常的材料二者不可兼得理解材料強韌化機理，掌握材料強韌化現(xiàn)象的物理本質(zhì)，是合理運用和發(fā)展材料強韌化方法從而挖掘材料性能潛力的基礎(chǔ)提高金屬材料強度途徑完全消除內(nèi)部的位錯和其他缺陷，使它的強度接近于理論強度主要采用另一條途徑來強化金屬，即在金屬中引入大量的缺陷，以阻礙位錯的運動目前雖然能夠制出無位錯的高強度金屬晶須，但實際應(yīng)用它還存在困難，因為這樣獲得的高強度是不穩(wěn)定的，對操作效應(yīng)和表面情況非常敏感，而且位錯一旦產(chǎn)生后，強度就大大下降強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力金屬材料的強化在生產(chǎn)實踐中，主要采用在金屬中引入大量的缺陷，以阻礙位錯的運動的方法來強化金屬，包括固溶強化細(xì)晶強化第二相粒子強化形變強化固溶強化固溶強化：利用點缺陷對位錯運動的阻力使金屬基體獲得強化的方法溶質(zhì)原子在基體金屬晶格中占據(jù)的位置分填隙式和替代式兩種不同方式填隙原子對金屬強度的影響可用下面的通式表示替代式溶質(zhì)原子在基體晶格中造成的畸變大都是球面對稱的，因而強化效果要比填隙式原子小，但在高溫下，替代式固溶強化變得較為重要細(xì)化晶?？梢蕴岣呓饘俚膹姸染Ы鐚ξ诲e滑移的阻滯效應(yīng)晶界上形變要滿足協(xié)調(diào)性，需要多個滑移系統(tǒng)同時動作，這同樣導(dǎo)致位錯不易穿過晶界，而是塞積在晶界處，弓I起強度的增高位錯在多晶體中運動時，由于晶界兩側(cè)晶粒的取向不同，加之這里雜質(zhì)原子較多，增大了晶界附近的滑移阻力，因而一側(cè)晶粒中的滑移帶不能直接進入第二個晶粒晶粒越細(xì)小，晶界越多，位錯被阻滯的地方就越多，多晶體的強度就越高常溫下一種有效的材料強化手段高溫時晶界滑動導(dǎo)致材料形變，細(xì)晶材料比粗晶材料軟，增加金屬材料高溫強度要增大晶粒尺寸。鐐基高溫合金利用定向凝固方法獲得較大晶粒尺寸甚至單晶，減少晶界對高溫強度不利影響，提高高溫下的強度第二相粒子強化比固溶強化的效果更為顯著①通過相變熱處理獲得的，稱為析出硬化、沉淀強化或時效強化第二相粒子的強度、體積分?jǐn)?shù)、間距、粒子的形狀和分布等都對強化效果有影響形變強化金屬材料具有加工硬化的性能，形變后流變應(yīng)力得到提高。形變強化是因為金屬在塑性變形過程中位錯密度不斷增加，使彈性應(yīng)力場不斷增大，位錯間的交互作用不斷增強，因而位錯的運動越來越困難引起金屬加工硬化的機制有：位錯的塞積、位錯的交割（形成不易或不能滑移的割階、或形成復(fù)雜的位錯纏結(jié)）、位錯的反應(yīng)（形成不能滑移的固定位錯）、易開動的位錯源不斷消耗等等形變強化不利方面1）由于金屬在加工過程中塑性變形抗力不斷增加，使金屬的冷加工需要消耗更多的功率2） 由于形變強化使金屬變脆，因而在冷加工過程中需要進行多次中間退火，使金屬軟化，才能夠繼續(xù)加工而不致裂開3） 有的金屬（如銖）盡管某些使用性能很好，但由于解決不了加工問題，其應(yīng)用受到很大限制形變強化有利方面1） 有些加工方法要求金屬必須有一定的加工硬化?某些不銹鋼冷軋后的強度可以提高一倍以上?用金屬板材沖壓成杯子時只有板材發(fā)生硬化，才能使塑性變形不斷進行直至最后沖壓成杯，金屬的拉伸過程（如拉絲）也要求金屬線材在?？谔幠苎杆儆不?） 可以通過冷加工控制產(chǎn)品的最后性能?冷拉的鋼絲繩不僅強度高，而且表面光潔?工業(yè)上廣泛應(yīng)用的銅導(dǎo)線，由于要求導(dǎo)電性好，不允許加合金元素，加工硬化是提高其強度的唯一辦法形變硬化不是工業(yè)上廣泛應(yīng)