金属强化的机理与形式(二)

  2.1固溶强化

  少是纯金属,一※般都要合金化。合金化的主要目的之一是产生固溶强化,另外,也可能产生沉淀强⌒化、细化晶粒强化、相变强化和复相强化等,这要看合金元素的作用㊣ 和热处理条件而定。合金元素对基体的固溶强化作用决定于溶质原子和溶剂原子在尺寸、弹性性质、电学性质和★其他物理化学性质上的差异,此外,也和溶质原子的浓度和分布有关;固溶强化的实现主要是通过溶质原子与位〓错的交互作用。这些交互作用可分为四种:①溶质原子与位错的弹性交互作用;②电学交互作用;③化学交互作用;④几何交互作用。

  2.2形变强化

  随着塑性变形(或称范性形变)量增加,金属的流变强度也增加,这种现象称为形变强化或加工硬化。形变强化是金属↘强化的重要方法之一,它能为金属材料的应用提供安全保证,也是∑某些金属塑性加工工艺所必须具备的条件(如拔制)。可以证明,在拉伸过程中,缩颈①开始发生时的最大均匀形变量在数值上就等于材料的“形变强化指数”。同时,人们把开始形成缩颈时的ω 强度命名为抗拉强度,也就是材料在塑性失稳时的流变强度。

  形变强化是位错◎运动受到阻碍的结果。目前对金属单晶体的形变强化机制已有一定了解,特别对面心立方纯金属研究较为深入。多晶金属情况比较复杂卐,除晶界以外,晶粒取向也多种多样,对其形变强化的细节至今还不很█清楚。总之,形变强化决定于位错运动受阻,因而强化效应与△位错类型、数目、分布、固溶体的晶型、合金化情况、晶粒度和取←向及沉淀颗粒大小、数量和分布等有关。温度和受【力状态有时也是决定性的因素。

  2.3沉淀强→化与弥散强化

  过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中(时效)发生脱溶分解↓。时效过程往往是很复杂的,如铝合金在时效过程中先产生GP区,继而析出过渡相,最后形成热力学稳定的平衡相。细小的沉淀物分◥散于基体之中,阻碍着位错运动而产生强化作用,这就是“沉淀强化”或“时效强化”。

  为了■提高金属,特别是粉末冶金∮材料的强度,往往人为地加入一些坚硬的细质点,弥散于基体中,称为弥散强化。从弥散质点引起强化这一】点来说,沉淀强化与弥散强化并没有大区别。但是,前一情况是内生的沉淀相,后一情况为外加质点;而且,在时效前期,沉淀相和基体之间往往保持共格或半共格关系,在每个细小沉淀物附近存在着一个较大范围的应力场,与位错发生交互作用,产生十分显著的强化作用。如■果时效温度提高或时间延长,则出现非共格产物,强化效应下降,以致于合金强度降低≡,称为“过时效”;最后产生平衡相。因为沉淀引起合金元素的贫化,此时合金材料的强度甚至▲低于固溶体状态。弥散强化时,外加的质点在高温使用过程中也会聚集、长大以减少颗粒的表面能,同样会引起软化。

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