金属材料强化机制
1固溶强化 固溶体合金中的溶质原子，不论是以置换方式或填隙方式溶入基体金属，都会对金属的塑性变形产生影响。主要表现是使变形抗力提高，应力应变曲线升高，变形能力(塑性)下降，这就是“固溶强化”。固溶强化的本质：位错被溶质原子气团钉扎而难于启动，增加了位错滑移的阻力。机理： 溶质原子与位错的弹性交互作用而形成科垂耳(Cotrell)气团，对位错滑移的阻碍作用 溶质原子偏聚区和短程有序对位错运动的阻碍作用。 溶质原予与扩展位错的化学交互作用而形成铃木气团(溶质原子在堆跺层错内偏聚)，对扩展位错的束集和交滑移的阻碍作用。 溶质原子与位错的电交互作用，导致溶质原子在刃位错周围偏聚，这也对位错的滑移产生阻力，引起强化。但其强化效果不很显著。2应变硬化应变硬化又称为加工硬化。通常金属经冷加工变形后，其强度、硬度增加、塑性降低，是材料重要力学行为(或特性)之一，具有较大的实际意义。应变硬化现象 金属在冷加工过程中，要不断地塑性变形，就需要不断增加外应力。这表明金属对塑性变形的抗力是随变形量的增加而增加。这种流变应力随应变的增加而增加的现象就是加工硬化。产生原因：位错密度升高，位错形成缠结，位错的运动能力降低。形成位错胞和亚晶粒。 金属变形之前，位错密度一般为106～107cm-3；当变形程度很大时，位错密度可增加到1011～1012cm-3。理论研究表明，塑性变形过程中的流变应力与位错密度存在一定的的关系
3晶粒细化强化晶粒越细，屈服极限及硬度越高。晶粒度对拉伸曲线也有影响。例如:对FCC晶体在变形量不太大时，晶粒越细，硬化越快，曲线也越陡。但在大变形量时，晶粒度影响就不大了。对HCP晶体来说，由于硬化的主要原因是晶界阻碍滑移，故晶粒越细，硬化越快。硬化曲线随着晶粒度减小而急剧上升(变陡)。对BCC晶体来说，硬化曲线的形状主要取决于间隙式杂质元素。 多晶体的屈服强度与晶粒的平均直径的关系用Hall－Petch公式来表示：单晶体的屈服强度，即位错在晶格内运动的摩擦阻力，包括P-N反映晶内对变形的阻力，晶体内位错应力场对位错运动的阻力以及合金元素、点缺陷等对位错运动的阻力。K为反映晶界对变形影响的系数，与晶界结构等因素有关。 晶粒度越小，多晶体的变形抗力越大
4沉淀硬化 难变形颗粒的强化作用(Orowan机制) 奥罗万机制(位错绕过机制)使位错线弯曲到曲率半径为R时所需的切应力为: τ=Gb/(2R)设颗粒间距为λ，则τ= Gb/λ,∴ Rmin=λ/2 只有当外力大于Gb/λ时，位错线才能绕过粒子。减小粒子尺寸(在同样的体积分数时，粒子越小则粒子间距也越小)或提高粒子的体积分数，都使合金的强度提高。可变形颗粒的强化作用切割机制强化机制位错切过粒子后产生新的界面，颗粒表面上产生的台阶增加了颗粒与基体之间的新界面，提高了界面能。 若共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加应力。 由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。在实际合金中，起主要作用的往往是1~2种。增大粒子尺寸或增加体积分数有利于提高强度
{:4_107:}{:4_107:}{:4_107:} 尚永强 发表于 2015-4-28 07:29 static/image/common/back.gif
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