第二相强化案例
第二相强化原理及其应用
第二相强化原理及其应用正文1、第二相强化通常，工程中使用的合金主要是两相或多相合金，第二相的存在无疑会对基体相产生不同的影响。
第二相的大小与基体相的大小相同时，两相合金为聚合型合金。
Rao等人通过原位透射电子显微镜研究了热锻后的Al x CoCr-FeNi（x=0.3,0.5,0.7）高熵合金第二相对力学性能的影响，当x=0.3时，FCC相的体积分数为99.9%，BCC的体积分数为得分为0.1%；当x=0.5时，FCC的体积分数为98%，BCC的体积分数为2%；当x=0.7时，BCC的体积分数达34%。
第二相体积增大的直接后果是晶粒尺寸在600μm时迅速降低到26.6μm。
此外，合金内部由于塑性变形而产生大量变形孪晶也会使合金强韧化。
然而当第二相的体积分数超过30%时，对合金的力学性能产生的影响非常明显，使合金强度高而韧性低，Li等人研究了有trip效应的双相Fe50Mn30Ni10Cr10。
热机械处理由于退火时间的不同，合金将获得不同的晶粒尺寸和第二相。
在晶粒尺寸差异不大的情况下，初生HCP相的体积分数尺寸越大，合金的强度和韧性越好。
第二相尺寸远小于基体并均匀分布于基体中时的两相合金为弥散分布型合金。
特别地,根据这些细小的第二相是由于固溶体饱和析出还是人为机械添加进合金可以细分为析出强化和弥散强化。
He等411研究了( FeCoNiCr)。
Ti2Al,经过两种不同的热机械处理之后微观结构的变化及其对力学性能的影响。
结果表明，经过P1(冷轧30%+1273 K退火2 h+1 073 K时效18 h)处理后的合金除了FCC基体之外，还包含了两类析出相,一类是不到40 nm的球形纳米析出相,另一类是尺寸大于100 nm的条形析出相,它们都是Ni,(Ti,AI)型的L12相。
经过P2(70%冷轧+923 K时效4 h)后合金基体中均匀分布着细小的L12纳米析出相。
根据第二相的尺寸确定这些析出相与位锆是以切过机制进行强化的,计算公式如下:合金的拉伸和压缩性能都是最好的,由此证明了第二相形貌上的差异会直接影响合金的力学性能。
第六章第二相强化方案
F * 2T cos * * b L
2
*
2T
*
cos
bL
2
又
T Gb2 ln R
4k r0
*
Gb
ln
R *
cos
2L r0
2
又，取R＝3D时与实际测量值符合得很好，
*
Gb
3D *
ln cos
2L r0
2
P-N力强化所产生的临界切应力（增量）为：
21
C
5.2
f
1
3
r2
( P
m)
G2 b2
f —沉淀相粒子的体积份数；
r —沉淀相粒子的直径；
P —沉淀相粒子的强度；
m —基体相的强度；
G —基体剪切模量； b —位错柏氏矢量。
强化效果正比于沉淀相与基体的强度差。 第二节 沉淀强化机制
第三节 弥散强化机制
R—位错绕过起始颈部距离； r0—位错中心尺寸，取r0＝b； k—与位错性质有关的系数，取K＝1。
三、Orawan公式的进一步修正
粒子与基体切变不协调对强化的影响：
由于临界切应力仅仅与起始塑性变形有关，可以考虑两相在弹性变形阶段的不协调性。 而弹性阶段的不协调性只产生力，并不产生错配位错。
不可变形粒子强化：位错绕过第二相粒子所引起的强化作用（绕过机制）， 与粒子特性无关；
第一节 第二相强化机制的分类
第二节 沉淀强化机制
（可变形粒子强化机制） 可变形粒子的特点：（ （12） ）与 位基 错体 可共 以格 切；过。
一、共格应变强化
把第二相粒子视作一个错配球，其应力应变场与位错的弹性交互作用。
MgZnZrY合金固溶强化和第二相强化的理论和实验研究
MgZnZrY合金固溶强化和第二相强化的理论和实验研究一、本文概述本文旨在全面探讨MgZnZrY合金的固溶强化和第二相强化的理论与实验研究。
合金作为一种重要的工程材料，其性能优化和强化机制的研究一直是材料科学领域的重要课题。
MgZnZrY合金作为一种新型的轻质高强合金，具有优异的力学性能和良好的加工性能，因此在航空航天、汽车制造、电子封装等领域具有广泛的应用前景。
固溶强化和第二相强化是合金强化的两种主要机制。
固溶强化是指通过向基体中加入溶质原子，改变基体金属的晶格结构，从而提高合金的强度和硬度。
而第二相强化则是指在合金中形成具有特定形貌和分布的第二相粒子，通过粒子与基体之间的相互作用，增强合金的力学性能。
本文首先对MgZnZrY合金的固溶强化机制进行了深入的研究，分析了溶质原子在基体中的占位、扩散以及与基体原子的相互作用，探讨了其对合金力学性能的影响。
接着，本文重点研究了MgZnZrY合金中的第二相强化机制，包括第二相粒子的形成、长大、粗化过程及其对合金力学性能的影响。
为了验证理论分析的可靠性，本文设计并开展了一系列的实验研究。
通过熔炼、热处理、力学性能测试等手段，制备了不同成分和工艺参数的MgZnZrY合金样品，并对其进行了详细的组织和性能分析。
实验结果将为理论分析的验证提供有力的实验依据。
本文的研究成果将有助于深入理解MgZnZrY合金的强化机制，为合金的成分设计、工艺优化和性能提升提供理论指导和技术支持。
本文的研究方法和结果也可为其他轻质高强合金的研究提供有益的参考和借鉴。
二、MgZnZrY合金的固溶强化理论固溶强化是金属材料中一种重要的强化机制，主要通过溶质原子在基体中的溶解来实现。
在MgZnZrY合金中，固溶强化效应对于提高材料的力学性能和抗腐蚀性能具有显著作用。
MgZnZrY合金中，Zn、Zr和Y等元素作为溶质原子，可以在Mg 基体中形成固溶体。
这些溶质原子与Mg基体原子之间的尺寸差异和相互作用力，导致晶格畸变和位错运动受阻，从而增强了合金的强度和硬度。
11.第二相强化机制
19
6.4 不可变形粒子对材料加工硬化行为的影响
20
6.4 不可变形粒子对材料加工硬化行为的影响
二、硬粒子与基体塑性变形不协调对加工硬化的影响 塑性变形时，为了使界面不开裂也需要在硬粒子附近基体中
形成反向塑性切变，这一过程会产生大量位错（几何必须 位错），相应产生加工硬化。
(1)强化效果好，体积份数相同时具有比可变形粒子高的强化 率
(2)会导致早期失效——粒子太大，分布不均匀 改善途径：细化颗粒、分散粒子 a. 提高过饱和度，以析出大量金属间化合物 b. 粉末冶金+变形 c. 采用纳米颗粒
26
课程报告 1.全面比较材料强化的微观机制。 2.你的课题方向及研究重点是什么？分析材料中的结构因
f : 体积份数
: 沉淀相粒子间距
r : 沉淀相粒子半径
5
6.2 沉淀强化机制
二、化学强化 该机制着眼于位错切过第二相粒子会形成新的界面，引起能
量增加。由化学强化引起的临界切应力增量可以表达为：
化学强化机制对于薄片状的析出 相比较重要。
c
2 6
f s
r
f :沉 淀 相 体 积份 数
s : 界面能
E2 : 硬相的弹性模量
G : 基体的剪切模量
L : 粒子的平均间距
8
6.2 沉淀强化机制
五、层错强化
第二相粒子的层错能与基体相不同时，会引起扩展位错能 量的改变，产生位错运动的阻碍，这种强化效果为层错强化。
当沉淀相粒子中层错能远小与基体的层错能时，产生的临
界切应力增量为;
c
0.59 m
b
p
4
6.1 沉淀强化机制
强韧化
镁合金强韧化技术的研究进展0 前沿随着科学技术的快速发展，大规模生产的出现使金属材料的消耗量急剧上升，地球表壳的资源日趋贫化。
提高强韧化以节约材料，降低成本，增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命是可靠的路径。
希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，通常的材料二者不可兼得理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础。
金属材料的的强化一般都是通过固溶强化、析出强化及弥散强化，细晶强化和热处理强化来提高合金的室温或高温力学性能。
韧性是断裂过程的能量参量，是材料强度与塑性的综合表现。
1. 镁合金的特点镁合金是目前实际应用中最轻的金属材料，它密度小且具有高的比强度、比刚度及良好的铸造、减震、切削加工和尺寸稳定等性能，早已引起航空和汽车工业的注意。
但是镁合金的强度、随着镁合金应用领域的扩大，镁合金的研究和开发不断深入，但镁合金的屈服强度和抗拉强度一般分别低于200、300MPa，镁合金的强度不高一直是扩大其应用范围的障碍。
所以，提高镁合金的室温及高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题。
2. 镁合金的常用强韧化方法目前镁合金的强韧化方法主要以细晶强化、固溶强化、时效析出强化为基础，逐步发展了合金元素优化、热处理强韧化、形变强化和机械合金化等。
2.1 合金元素强化镁合金中合金元素的强化机制主要是固溶强化和第二相强化。
所谓固溶强化，就是根据原子尺寸、电子浓度、晶格类型和电化学性质等因素，镁和可形成合金的元素几乎只能形成有限固溶体，合金元素溶入到基体中，通过原子错排、溶质与溶剂原子弹性模量的差异而强化基体。
第二相强化：超过溶解度的合金元素会与镁形成中间相，有下列三种类型：AB 型，AB2 型，CaF2 型。
当合金元素在基体中的溶解度随温度降低而下降时，将从基体中析出第二相阻碍位错运动和滑移使屈服强度提高，产生析出强化(时效强化)。
第二相对镁基体力学性能的影响因其形态、大小、分布及所占比例而异。
金属材料的强化方法_细晶强化_沉淀强化_固溶强化_第二相强化_形变强化
金属的五种强化机制及实例1 固溶强化(1)纯金属加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。
（2）固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。
畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。
（3）实例：表1 列出了几种普通黄铜的强度值, 它们的显微组织都是单相固溶体, 但含锌量不同, 强度有很大差异。
在以固溶强化作为主要强化方法时, 应选择在基体金属中溶解度较大的组元作为合金元素, 例如在铝合金中加入铜、镁; 在镁合金中加入铝、锌; 在铜合金中加入锌、铝、锡、镍; 在钛合金中加入铝、钒等。
表1 几种普通黄铜的强度(退火状态)对同一种固溶体, 强度随浓度增加呈曲线关系升高, 见图1。
在浓度较低时, 强度升高较快, 以后渐趋平缓,大约在原子分数为50 %时达到极大值。
以普通黄铜为例: H96 的含锌量为4 % , σb 为240MPa , 与纯铜相比其强度增加911 %;H90 的含锌量为10 % , σb 为260MPa , 与H96 相比强度仅提高813 %。
2 细晶强化(1) 晶界上原子排列紊乱, 杂质富集,晶体缺陷的密度较大, 且晶界两侧晶粒的位向也不同, 所有这些因素都对位错滑移产生很大的阻碍作用, 从而使强度升高。
晶粒越细小, 晶界总面积就越大, 强度越高, 这一现象称为细晶强化。
(2) 细晶强化机制：通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。
实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。
第二相强化
d
i、位错切过阻力逐渐降低 ii、沉淀相粒子使位错平面塞积的可能性降低。从而造成加工硬化率降
低。
上述两个特点造成均匀延伸率降低： 由于粒子很细小，且与基体共格； 所以，可变形粒子强化对局部延伸率影响不大。 总的来说，使材料塑形迅速下降。
2、不可变形粒子对材料塑形的影响。
例如，马氏体时效钢是目前强度最高的金属（~4GPa），原 因何在？
成分Fe-18Ni-10Mo-Co合金，C<0.02%(越少越好）；
基本组织：板条马氏体（尺寸细小的板条，内部为高密 度位错）；
为高过饱和固溶体，时效析出Ni3Mo沉淀相；
综合了细晶强化、位错强化和沉淀强化三种机制，使材 料强度极高。
2、不可变形粒子的强化（弥散强化）
强化效果好 相同体积分数时，比可变形粒子的强化率高的多。 体积分数小于1%时，细小弥散的硬粒子也能达到强化效果。 但是总会导致材料的早期失效：主要原因在于粒子太大，分布不均匀。
改善方法是细化粒子，分散粒子。 i、提高过饱和度，以便析出大量的金属间化合物； ii、粉末冶金加变形； iii、采用纳米粒子。
第四节 第二相粒子强化的特点
一、第二相粒子强化对材料塑形的影响。
1、 可变形粒子对材料塑形的影响。 2、不可变形粒子对材料塑形的影响。
二、第二项强化机制的利用
1、可变形粒子的强化（沉淀强化） 2、不可变形粒子的强化（弥散强化）
1、可变形粒子对材料塑形的影响。
（1）屈服强度明显提高 析出相沉淀于位错线上，给位错启动造成阻力，从而使临界切应
三、强化机理
1、沉淀相强化 ：指析出相引起的强化，主要指欠时效和峰 时效引起的强化。
龙之谷强化原理
强化原理很多人用投掷硬币正反面的方法来做比喻，过于简单，无法模拟出DN中的强化概率。
所以我加入了稍微复杂一点的概率统计方法来比喻，可以完全模拟出ND的强化强化系统的运行规律通过黑箱理论再现DN强化系统这个黑箱理论需要加入2个因素1 时间因素（时间作为一个变量，10秒前跟10秒后都会产生不同结果）2 同时进行强化的人数(同时强化人数过多，会影响概率分布，本属于你的强化值赋予了别人）*小技巧由于这2点主因，因此会出现很多强化小技巧。
通常比较多的是一、换频道法（这个由于在某一线成功率不是很理想一换线就有好转这个同时符合了以上2点主因）二、换地点法（你如果是新手的话往往会在魔法山脊看见人等级比较高的大号空着手或者光着衣服在铁匠跟仓库之间来回穿梭的身影，不解释，你懂的）三、耐心等待法（很多人会睡一觉起来晚上2点、或者凌晨5点左右开始窝在铁哥旁边唠嗑了--因为盛大服务器每隔一个时间段更新下数据库，正好2点.5点它们都会更新一下，为什么那么早？就因为那时候人少，被人干扰或者抢走你的成功率等不稳定因素变小）四、破釜沉舟法（你知道的，赌命了，方法就是把你自己身上的好装备轮流强。
碎了一样，很淡定的把另一样好装备继续放上去强，往往会有惊喜发生）五、暗渡陈仓法（一把你心爱的武器不小心上8以后不敢强9，就果断停顿个好几天。
然后心血来潮拿个随便的装备试下手气，发现今天人品大大滴。
于是乎心爱的装备就在当天接受洗礼了于是乎果断上9。
轮回了再上10。
再轮回。
11？还是劝告你别贪心。
当心碎。
）六、铁匠哥的手势法（这个纯属心理暗示，有的认为铁哥举手时一瞬间点确定，有的认为铁哥将物品放入盆中做为读条的结束，又有人喜欢铁哥把物品从盆里捞上来看的时候作为读条的结束点--这个本人不作评论·成功就成功，破碎的流泪而已）以上6点只是大多强化人的作风或者习惯跟某种小手法而已，在这笔者也有上面的几点相符，智者见智，采纳与不采纳看官们自己分辨，本人是分享不是打包票。
一种利用第二相强化sic颗粒增强复合材料的制备方法
一种利用第二相强化sic颗粒增强复合材料的制备方法摘要：一、引言二、第二相强化SiC颗粒增强复合材料的制备方法1.原料选择与配比2.制备工艺3.强化机制三、实验与结果1.实验过程2.实验结果与分析四、结论与展望正文：【引言】随着现代科技的发展，对材料性能的要求越来越高。
复合材料因其优异的性能在众多领域得到了广泛的应用。
其中，第二相强化SiC颗粒增强复合材料因其高强度、高硬度、高热稳定性等优点备受关注。
本文将介绍一种利用第二相强化SiC颗粒增强复合材料的制备方法。
【第二相强化SiC颗粒增强复合材料的制备方法】1.原料选择与配比本实验选用SiC颗粒作为增强相，第二相选用为金属Ti。
根据复合材料的性能要求，合理选择SiC颗粒的尺寸、含量以及金属Ti的种类和比例。
2.制备工艺采用粉末冶金法制备第二相强化SiC颗粒增强复合材料。
具体工艺流程如下：（1）配料：按照设计好的配比将SiC颗粒和金属Ti粉末混合。
（2）球磨：将混合好的粉末进行球磨，以提高粉末的均匀性和流动性。
（3）压制：将球磨后的粉末压制成型，得到预制件。
（4）烧结：将预制件放入高温炉中进行烧结，得到复合材料。
（5）后处理：对烧结后的复合材料进行机械加工，得到最终产品。
3.强化机制第二相强化SiC颗粒增强复合材料的强化机制主要包括：（1）颗粒弥散强化：SiC颗粒在基体中分散，起到弥散强化的作用。
（2）界面效应：SiC颗粒与基体界面处的应力集中效应，提高复合材料的强度。
（3）位错堆积：基体中的位错堆积在SiC颗粒周围，增加复合材料的塑性变形能力。
【实验与结果】1.实验过程按照上述制备工艺，进行多次实验，调整SiC颗粒含量、金属Ti种类和比例，以获得最佳的性能。
2.实验结果与分析通过实验得到以下结果：（1）随着SiC颗粒含量的增加，复合材料的强度和硬度逐渐提高，但塑性降低。
（2）金属Ti的种类和比例对复合材料的性能影响显著，适当选择可提高复合材料的综合性能。
第二相强化名词解释(一)
第二相强化名词解释(一)第二相强化名词解释1. 虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境，使用户能够沉浸其中并与虚拟世界进行互动的技术。
用户可以通过佩戴VR头显、手柄或全身传感器等设备，体验身临其境的视觉和听觉效果。
例如，使用VR技术可以让用户在家中感受到登山的刺激和高山的壮丽景色。
2. 增强现实技术（Augmented Reality, AR）增强现实技术是将虚拟信息与真实世界进行叠加的技术。
通过AR技术，用户可以在现实场景中看到虚拟对象，并进行互动。
举个例子，当用户使用AR应用程序观看足球比赛时，他们可以在手机或平板电脑的屏幕上看到虚拟的球员在真实的足球场上奔跑。
3. 人工智能（Artificial Intelligence, AI）人工智能是指通过计算机系统模拟人类的智能行为的技术。
在AI系统中，计算机可以执行复杂的任务，如语音识别、图像处理和自动化决策等。
例如，智能语音助手如Siri和Alexa，可以通过语音指令回答问题、控制设备，并执行各种任务。
4. 机器学习（Machine Learning, ML）机器学习是一种人工智能的分支，通过让计算机从数据中学习和改进，而不需要明确的编程指令。
在机器学习中，计算机系统可以自主发现并利用模式和规律，以优化算法和预测结果。
举个例子，机器学习可以通过分析大量的历史交易数据来预测股票市场的趋势。
5. 物联网（Internet of Things, IoT）物联网是指将各种日常生活中的物理设备（如家居电器、汽车、传感器等）与互联网连接的技术网络。
通过物联网，这些设备可以相互通信和交换数据，实现智能化的控制和自动化。
举个例子，通过物联网，用户可以通过手机远程控制家中的照明系统和空调，实现智能家居的概念。
6. 区块链技术（Blockchain Technology）区块链技术是一种分布式的数据库技术，用于记录和验证交易的整个过程。
第六章第二相强化案例
例如，Al-Li合金中，由于δ＇相非常细小，共格应变强化效果很小。
此时，有序强化和模量强化占主导地位。
屈服强度升高 加工硬化率下降
延伸率下降
？问题：如何知道一个相的共格应变是大还是小呢？ 第二节 沉淀强化机制
第三节 弥散强化机制
（不可变形粒子强化机制）
Al-Mg-Si 合金中的析出相和晶界无析出带
Al-Mg-Si合金性能随时效时间的变化
二、第二相粒子
沉淀相粒子：合金时效析出的粒子； 弥散相粒子：人工加入的粒子（粉末冶金，内氧化法）；
可变形粒子：位错可切过的粒子（欠时效和峰时效析出的粒子）； 不可变形粒子：位错不可切过的粒子（过时效析出的粒子，弥散相粒子）；
第五节 第二相粒子强化的特点
二、第二相粒子强化机制的利用
2、不可变形粒子强化（弥散强化）
（1）强化效果好 相同体积分数时，比可变形粒子强化率高得多； 体积份数小于1％时，细小弥散的硬粒子也能达到强化效果。 总会导致材料的早期失效：主要原因在于粒子太大，分布不均匀。
（2）改善方法是细化粒子，分散粒子： ✓提高过饱和度，以便析出大量的金属间化合物； ✓粉末冶金＋变形； ✓采用纳米颗粒
第三章 （1）位错增殖机制； （2）位错运动的阻力及流变应力表达式的推导； （3）Orawan公式及屈服现象分析； （4）孪生及位错强化的特点。
第四章 （1）晶界的结构及特点； （2）晶界强化模型及Hall-Petch公式推导； （3）晶界强化的特点及利用。
第五章 （1）错配球模型应力-应变场的特点及其适用性； （2）Cottrell、Snoek、Suzuki气团的形成机制和特点； （3）有序强化的特点及其流变应力反常温度现象产生的机制； （4）固溶强化的特点及形变时效（锯齿流变现象）机制分析。
11.第二相强化机制
6.4 不可变形粒子对材料加工硬化行为的影响
22
6.5 第二相粒子强化的特点
一、第二相粒子对材料塑性的影响 1.可变形粒子强化对材料塑性的影响 (1)屈服强度明显提高 析出相的富集位位错线的启动造成阻力，临界切应力提高。 (2)加工硬化率下降 a.位错切过后阻力即下降。 b.不容易实现位错塞积 因此，材料的均匀延伸率下降。同时可变形粒子强化对局部
4
6.1 沉淀强化机制
由错配球与位错的弹性交互作用，得到的临界切应力增量
可见：随共格应变和体 积分数的增大。沉淀相 强化效果增加。
c
G 3/2
f
2 / 3 ( )1/ 2
b
或 c
G 3/2
f 1/ 2 ( r )1/ 2 b
: 常数
: 常数，刃位错 3，螺位错 1
: 共格应变
各位错吸纳规划作用缠结在粒子周围，位错密度增大。
19
6.4 不可变形粒子对材料加工硬化行为的影响
20
6.4 不可变形粒子对材料加工硬化行为的影响
二、硬粒子与基体塑性变形不协调对加工硬化的影响 塑性变形时，为了使界面不开裂也需要在硬粒子附近基体中
形成反向塑性切变，这一过程会产生大量位错（几何必须 位错），相应产生加工硬化。
3
K
ln
T
m p
1/3 C f 2/3
K Gbp2 , K与（ 位 错 线 与b的 夹 角 ） 及b有 关
4
C 1 3 / 32r 2
: 扩展位错的平均宽度
9
6.2 沉淀强化机制
六、派纳力强化
第二相粒子的P-N力大于基体的P-N力时会增大位错运动的阻
力，称为P-N力强化。P-N力强化引起的临界切应力增量
双级时效高强7000系铝合金第二相强化分析
双级时效高强7000系铝合金第二相强化分析——（仅考虑第二相导致沉淀强化）材料1303 袁唐知久0603130322时效分为单级或分级时效。
顾名思义，单级时效是指在单一温度下进行的时效过程。
它工艺简单，但组织均匀性差，抗拉强度、屈服强度、条件屈服强度、断裂韧性、应力腐蚀抗力性能很难得到良好的配合。
分级时效是在不同温度下进行两次时效或多次时效。
在较低温度进行预时效，目的在于在合金中获得高密度的G.P 区，由于G.P 区通常是均匀成核的，当其达到一定尺吋后，就可以成为随后沉淀相的核心，从而提高了组织的均匀性。
在稍高温度保持一定时间进行最终时效。
由于温度稍高，合金进入过时效区的可能性增大，故所获得合金的强度比单级时效略低，但是这样分级时效处理后的合金，其断裂韧性值高，并改善了合金的抗腐蚀性，提高了应力腐蚀抗力。
一般情况下，7000系列Al-Mg-Zn-Cu 系合金经固溶淬火后获得的过饱和固溶体（SSS ）脱溶序列为：过饱和固溶体（SSS ）→ G.P .区→ η '相→η 相（MgZn 2）析出相的脱溶沉淀过程呈连续变化。
脱溶序列中的 G.P .区、 η '相和η 相是Al-Mg-Zn-Cu 系铝合金主要的沉淀相。
第二相强化是 Al-Mg-Zn-Cu 系合金主要的强化机制：析出相本身对位错运动有有效障碍。
析出相与院士组织的共格和半共格关系造成的应力场也会导致缺陷运动的减慢。
合金中析出相的性质，包括析出相种类、尺寸以及体积分数都将影响其与位错的作用方式，位错运动受阻最大时体现的强化效果最强。
根据第二相特性的不同，第二相强化可分为沉淀强化和弥散强化两种。
这里仅从时效析出第二相导致沉淀强化的角度来讨论。
Al-Zn-Mg-Cu 系合金于第一级时效时，这时候沉淀强化占主导作用，此时最主要沉淀析出相是与基体共格、尺寸细小的 G.P .区，位错以切割析出相的方式通过它们。
1 析出相体积分数f 的变化一级时效时，析出的单个 G.P.区对滑移位错的阻碍作用很小，随着时效的进行已经形成的G.P.区不断的变大，同时新的G.P.区不断析出，便能引起合金屈服强度大幅度提高。
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但后来发现，它比实际值小得多。
有两个因素没有考虑： ✓ 粒子尺寸； ✓ 界面对位错线的排斥作用。
第三节 弥散强化机制
2.有效粒子尺寸的确定
一、Orawan公式
Leff L D 2x L 1.2D
（一般取x＝0.1D）
C
Gb Leff
l
Gb ( 1.2D
Gb) L
L
x
D
但计算结果仍然比实际测量值低。还要修正。 第三节 弥散强化机制
G —基体剪切模量； b —位错柏氏矢量。
强化效果正比于沉淀相与基体的强度差。 第二节 沉淀强化机制
小结
总体上来说，以上六种强化为可变形粒子有可能引起的基本强化机 制。对于不同体系而言，可能是其中的一种或两种起作用。而且体积份 数越大，尺寸越大，强化效果越明显。
一般来说，共格应变强化起主要作用。但是，也有一些例外的情况。
Al-Cu合金中的GP区
GP区-圆盘状 在{100}面上Cu原子富集
Cu原子比Al原子尺寸小， 基体点阵在三个方向上都受拉。
相当于一个错配球模型
临界切应力（增量）：
C
G
3 2
f
2 3
(
)
1 2
b
或者：
C
G
3 2
f
1 2
(
r
)
1 2
b
第二节 沉淀强化机制
—常数； —常数，对于刃型位错=3，对于螺形位错=1；
可变形粒子：位错可切过的粒子（欠时效和峰时效析出的粒子）； 不可变形粒子：位错不可切过的粒子（过时效析出的粒子，弥散相粒子）；
三、强化机制
沉淀相强化：指析出相引起的强化，主要指欠时效和峰时效引起的强化； 弥散相强化：弥散相粒子产生的强化；
可变形粒子强化：位错切过第二相粒子所引起的强化作用（切过机制）， 与粒子特性有关；
0.8Gb (1 L
E12
)
1 2
E22
E1 —软相（基体相）弹性模量； E2 —硬相（强化相）弹性模量；
G —基体剪切模量；
L —粒子的平均间距。
这种强化机制在Al-Li合金中起着重要作用。 第二节 沉淀强化机制
五、层错强化
层错强化：第二相粒子的层错能与基体的层错能不同时，会引起扩展位错能量的改变， 产生运动的阻碍。
—共格切应变；
f —体积份数；
—沉淀相粒子间距；
r —沉淀相粒子直径。
二、化学强化作用
化学强化作用着眼于位错切过第二相粒子后形成新界面所引起的强化。
化学强化所引起的临界切应力（增量）可以表达为：
C
26
f
S
r
f —沉淀相体积份数；
r —沉淀相粒子半径。
S —界面能；
化学强化机制对于薄片状析出相比较重要，因为位错切过会引起较大的 表面积增量。
例如，Al-Li合金中，由于δ＇相非常细小，共格应变强化效果很小。
此时，有序强化和模量强化占主导地位。
屈服强度升高 加工硬化率下降
延伸率下降
？问题：如何知道一个相的共格应变是大还是小呢？ 第二节 沉淀强化机制
第三节 弥散强化机制
（不可变形粒子强化机制）
不可变形粒子的特点： （1）弹性模量远高于基体的弹性模量； （2）与基体非共格。
第六章 第二相强化
目录
第一节 第二相强化机制的分类 第二节 沉淀强化机制 第三节 弥散强化机制 第四节 第二相粒子强化的特点
第一节 第二相强化机制的分类
一、第二相强化的概念
第二相强化：由于弥散分布于基体中的第二相粒子阻碍位错运动而引起的强化。
例如，Al合金时效硬化过程： 固溶+水淬+时效——
这种特点决定了位错只能绕过第二相，且阻力主要来源于： ➢位错线弓弯所需的力； ➢加工硬化率的明显升高； ➢第二相粒子与基体变形的不协调（辅助作用）。
一、Orawan公式
1. 弥散强化模型(Orawan模型)：
C
Gb L
C —临界切应力；
L —硬粒子间距； G —基体剪切模量。
1
2
3
4
5
起初，人们利用这个公式的计算值作为第二相粒的临界切应力。
不可变形粒子强化：位错绕过第二相粒子所引起的强化作用（绕过机制）， 与粒子特性无关；
第一节 第二相强化机制的分类
第二节 沉淀强化机制
（可变形粒子强化机制） 可变形粒子的特点：（ （12） ）与 位基 错体 可共 以格 切；过。
一、共格应变强化
把第二相粒子视作一个错配球，其应力应变场与位错的弹性交互作用。
当沉淀相粒子中层错能远小于基体时，产生的临界切应力（增量）为：
1
C
0.59( m
P
b
)
3k
(
)
ln(
m P
T
)
3
C
f
2 3
其中：
k( )
Gb 2
，为
4
角与
bP
有关的系数；
bP —扩展位错中部分位错的柏氏矢量；
(1 3 )
C
32 rS2
； —扩展位错的平均宽度。
层错强化主要适用于：密排点阵，以形成扩展位错； 沉淀相粒子与基体之间的层错能差异较大。
第二节 沉淀强化机制
三、有序强化
位错切过有序相粒子，产生APB（反向畴界），使系统能量升高而造成的强化。
APB
沉淀相为金属间化合物时，呈现有序点阵结构，且与基体保持共格关系。
有序强化所引起的临界切应力（增量）为：
C
(
2b
)(
4
rS
T
f
1
)2
f
第二节 沉淀强化机制
—反向畴界能；
b —位错柏氏矢量；
第二节 沉淀强化机制
六、派—纳（P-N）力强化
P-N力强化：第二相粒子的P-N力大于与基体的P-N力时引起位错运动阻力增大。
P-N力强化所产生的临界切应力（增量）为：
21
C
5.2
f
1
3
r2
( P
m)
G2 b2
f —沉淀相粒子的体积份数；
r —沉淀相粒子的直径；
P —沉淀相粒子的强度；
m —基体相的强度；
rS —沉淀相粒子半径；
f —沉淀相体积份数；
T —位错的线张力。
四、模量强化
第二相粒子的弹性模量与基体的弹性模量不同，使位错切过粒子时自身 的能量发生了变化，从而引起的强化效应，称之为模量强化。
位错线进入硬粒子时，能量升高；位错线进入软粒子时，能量降低。 模量强化所导致的临界切应力（增量）为：
C
二、Orawan公式的修正
位错绕过粒子的临界条件是：
F*
2T
*
cos
* bL
*
2
*
2T
*
cos
过
时时
时
效效
效
2.峰时效：
3.过时效：
第二相强化机制就是要解释：为什么随着组织的变化，会产生性能的变化？ 第一节 第二相强化机制的分类
Al-Mg-Si 合金中的析出相和晶界无析出带
Al-Mg-Si合金性能随时效时间的变化
二、第二相粒子
沉淀相粒子：合金时效析出的粒子； 弥散相粒子：人工加入的粒子（粉末冶金，内氧化法）；