金屬強化的機理與形式(二)

  2.1固溶強化

  少是純金屬,,一般都要合金化,。合金化的主要目的之一是產(chǎn)生固溶強化,另外,,也可能產(chǎn)生沉淀強化,、細化晶粒強化,、相變強化和復(fù)相強化等,這要看合金元素的作用和熱處理條件而定,。合金元素對基體的固溶強化作用決定于溶質(zhì)原子和溶劑原子在尺寸,、彈性性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和其他物理化學(xué)性質(zhì)上的差異,,此外,,也和溶質(zhì)原子的濃度和分布有關(guān);固溶強化的實現(xiàn)主要是通過溶質(zhì)原子與位錯的交互作用,。這些交互作用可分為四種:①溶質(zhì)原子與位錯的彈性交互作用,;②電學(xué)交互作用,;③化學(xué)交互作用,;④幾何交互作用。

  2.2形變強化

  隨著塑性變形(或稱范性形變)量增加,,金屬的流變強度也增加,,這種現(xiàn)象稱為形變強化或加工硬化。形變強化是金屬強化的重要方法之一,,它能為金屬材料的應(yīng)用提供安全保證,,也是某些金屬塑性加工工藝所必須具備的條件(如拔制)。可以證明,,在拉伸過程中,,縮頸開始發(fā)生時的最大均勻形變量在數(shù)值上就等于材料的“形變強化指數(shù)”。同時,,人們把開始形成縮頸時的強度命名為抗拉強度,,也就是材料在塑性失穩(wěn)時的流變強度。

  形變強化是位錯運動受到阻礙的結(jié)果,。目前對金屬單晶體的形變強化機制已有一定了解,,特別對面心立方純金屬研究較為深入。多晶金屬情況比較復(fù)雜,,除晶界以外,,晶粒取向也多種多樣,對其形變強化的細節(jié)至今還不很清楚,??傊巫儚娀瘺Q定于位錯運動受阻,,因而強化效應(yīng)與位錯類型,、數(shù)目、分布,、固溶體的晶型,、合金化情況、晶粒度和取向及沉淀顆粒大小,、數(shù)量和分布等有關(guān),。溫度和受力狀態(tài)有時也是決定性的因素。

  2.3沉淀強化與彌散強化

  過飽和固溶體隨溫度下降或在長時間保溫過程中(時效)發(fā)生脫溶分解,。時效過程往往是很復(fù)雜的,,如鋁合金在時效過程中先產(chǎn)生GP區(qū),繼而析出過渡相,,最后形成熱力學(xué)穩(wěn)定的平衡相,。細小的沉淀物分散于基體之中,阻礙著位錯運動而產(chǎn)生強化作用,,這就是“沉淀強化”或“時效強化”,。

  為了提高金屬,特別是粉末冶金材料的強度,,往往人為地加入一些堅硬的細質(zhì)點,,彌散于基體中,稱為彌散強化,。從彌散質(zhì)點引起強化這一點來說,,沉淀強化與彌散強化并沒有大區(qū)別,。但是,前一情況是內(nèi)生的沉淀相,,后一情況為外加質(zhì)點,;而且,在時效前期,,沉淀相和基體之間往往保持共格或半共格關(guān)系,,在每個細小沉淀物附近存在著一個較大范圍的應(yīng)力場,與位錯發(fā)生交互作用,,產(chǎn)生十分顯著的強化作用,。如果時效溫度提高或時間延長,則出現(xiàn)非共格產(chǎn)物,,強化效應(yīng)下降,,以致于合金強度降低,稱為“過時效”,;最后產(chǎn)生平衡相,。因為沉淀引起合金元素的貧化,此時合金材料的強度甚至低于固溶體狀態(tài),。彌散強化時,,外加的質(zhì)點在高溫使用過程中也會聚集、長大以減少顆粒的表面能,,同樣會引起軟化,。

鏈接:金屬強化的機理與形式(一)
鏈接:金屬強化的機理與形式(三)