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1、第六章材料的强化与增韧J金属材料结构材料陶瓷材料高分子材料最重要的性能指标:强度村料强度按失效的形式可分为屈服强度、断裂强度;抗拉强度和疲劳强度等。从性能特点来说,材料总可以分为塑性材料和脆性材料两大类。对结构材料,*强度:材料抵抗变形和断裂的能力;*韧性:材料变形和断裂过程中吸收能量提高材料的强度和韧性,可以节约材料、成本、增加材料在使用过程q命,对国所以人们在利用材料的力学性能时,最重要的性能指标是强度和韧性。的能力。降低P的可靠性和延长服役寿民经济和人类社会可持续发展具有要意义。总希望材料既具有足够的强度,又有较好的韧性。但通常的材料往往二者不可兼得。理解材料的强化和韧化机理,以提高材料
2、的强度和韧性。6.1塑性材料的强化机制余增加材料内部的缺陷,提高强度即在金属中引入大量的缺陷,以阻碍位错的运动伟固溶强化引形变强化伟细晶强化怀第二相变强化心复合强化6.1.1固溶强化伟定义怀本质利用点缺陷对位错运动的阻力使金属基体获得强化恩强化机理万间隙固溶体碳、氯等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶格间隙中,使春格产生不对称喜变造成的强化效应间隙式原子在基体中与刃位错和螺位错产生弹性交互作用,使金属获得强化。替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的,因而强化效果要比填陷式原子小6.1.2形变强化(加工硬化).=.定义必强化机理金属在塑性变形过程中位错密度不断增加,使弹性应力场不断增大
3、,位错间的交互作用不断增强,因而位错的运动越来越困难一位错强化怡作三提高材料的强度么使变形更均匀三防止材料偶然过载引起破坏必不利方面金属在加工过程中塑性变形抗力不断增加,使金属的冷加工需要消耗更多的功率形变强t使金属变脆,因而在冷加工过程中需要进行多次中间退火,使金属软化,才能够继续加工命限制使用温度不能太高,香则由手退火效应,金属会软化对于脆性材料,一般不宜利用应变硬化来提高强度性能6.1.3细晶强化.z.定义怡强化机理三晶界对位错滑移的阻滞效应当位错运动时,由于晶界两侧晶粒的取向不同,加之这里杂质原子较多,增大了晶界附近的滑移阻力,因而的滑移带不能直接进入一侧晶粒中双晶界上形变要满足协谕性
4、需要多个滑移系统同时动作,这同样导致位错不易穿过晶界,而是塞积在晶界处一晶粒越细,晶界越多,位错阻滞效应越显著,多晶体的强度就越高霍耳-配奇(Hall-Petch)关系式学ay二ai+Mkyd-4/2yfnk是两个师材料有关的常数,d为晶粒直径么常规的多晶体(晶粒尺寸大于100nm)纳米微晶体材料(晶粒尺度在1-100nm间)中,h5十月则w在纳米限相国躬技日人人标技8乙封宇一纳米之闪区原子所占的比例可高达50%丫理论模拟的结果显示存暑在一个临界尺寸d反Hal-Petch效应晶粒尺寸d6.1.4-6.1.5第二相粒子强化必分类三通过相变(热处理)获得析出硬化、沉淀强化或时效强化三通过粉未烧结或内氯化获得弥散强化空强化效果三相粒子的强度、体积分数、间距、粒子的形状和分布等都对强化效果有影响三第二相粒子强化比固溶强化的效果更为显著
