固溶体的强化作用
固溶强化概念
固溶强化概念固溶强化概念固溶强化是一种材料加工技术,通过在原材料中添加合适的合金元素或化合物,使其在加工过程中形成均匀分布的微观结构,从而提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
该技术广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
一、固溶强化的原理1.1 固溶体固溶体是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的单一相物质。
其中一个元素是主要元素,另一个或其他元素是强化元素。
在晶格结构中,强化元素以固溶形式分散在主要元素晶格中。
1.2 固溶度固溶度是指在给定温度下,在主要元素晶格中最大可容纳的强化元素含量。
当超过这个限制时,会出现析出现象。
1.3 固溶处理固溶处理是将含有弱化和/或强化元素的合金,在高温下保持一段时间,使其达到热平衡状态,并形成均匀分布的微观结构。
这个过程被称为固溶处理。
1.4 固溶强化固溶强化是指在固溶处理后,通过快速冷却或沉淀硬化等方法,使强化元素保持在主要元素晶格中,并形成均匀分布的微观结构。
这个过程被称为固溶强化。
二、固溶强化的应用2.1 汽车工业汽车发动机和变速器零件需要具有高强度、高耐磨性和高耐蚀性。
通过固溶强化技术,可以提高这些零件的力学性能和耐蚀性能。
2.2 航空航天工业航空航天行业需要使用轻量、高强度、高温下不易变形的材料。
通过固溶强化技术,可以提高这些材料的力学性能和耐热性能。
2.3 电子工业电子设备需要使用具有良好导电性和抗氧化性的材料。
通过固溶强化技术,可以提高这些材料的导电性和抗氧化性。
2.4 建筑工业建筑行业需要使用具有高耐腐蚀性的钢材。
通过固溶强化技术,可以提高钢材的耐腐蚀性能。
三、固溶强化的优缺点3.1 优点(1)可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
(2)可以提高材料的导电性和抗氧化性。
(3)可以使材料更加轻量化。
3.2 缺点(1)固溶强化过程需要高温处理,会增加成本和能源消耗。
(2)固溶强化后的材料可能会出现析出现象,影响其力学性能和耐腐蚀性能。
四、固溶强化技术的发展趋势4.1 精细化制备技术随着制备技术的不断进步,可以精确控制合金中各元素的含量和分布,从而实现更好的固溶强化效果。
镁合金固溶强化和时效强化的意义
镁合金固溶强化和时效强化的意义镁合金是一种重要的结构材料,具有低密度、高比强度和良好的加工性能等优点。
然而,纯镁具有较低的强度和较差的耐腐蚀性,限制了其在实际应用中的推广和应用。
为了改善镁合金的性能,人们发展出了固溶强化和时效强化等方法。
固溶强化是通过将合金元素溶解在镁基体中,形成固溶体,从而提高合金的强度和硬度。
固溶强化的主要目的是通过增加固溶体中的合金元素的含量,形成固溶体溶解度限度内的固溶体,使合金中的固溶体相变得更加均匀。
固溶强化可以通过合金化元素的选择和添加方式来实现。
固溶强化的意义在于,通过增加固溶体中的合金元素含量,可以提高合金的强度和硬度,从而改善合金的力学性能。
此外,固溶强化还可以提高合金的耐腐蚀性和耐磨性,延长合金的使用寿命。
固溶强化可以广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
时效强化是在固溶处理后,通过固溶体的再结晶和析出过程,使合金中形成弥散的析出相,从而提高合金的强度和硬度。
时效强化的主要目的是通过合金中的析出相的形成和分布来改善合金的力学性能。
时效强化可以通过合金的热处理和冷却过程来实现。
时效强化的意义在于,通过合金中的析出相的形成和分布,可以提高合金的强度和硬度,从而改善合金的力学性能。
此外,时效强化还可以提高合金的耐腐蚀性和耐磨性,延长合金的使用寿命。
时效强化可以广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
固溶强化和时效强化是镁合金强化的两种常用方法,它们可以单独使用,也可以组合使用。
固溶强化和时效强化的组合使用可以进一步提高合金的强度和硬度,改善合金的力学性能。
固溶强化和时效强化还可以通过调整合金的成分和处理工艺来实现,进一步提高合金的性能。
固溶强化和时效强化是改善镁合金性能的重要方法。
通过固溶强化和时效强化,可以提高镁合金的强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性,延长合金的使用寿命。
固溶强化和时效强化可以单独应用,也可以组合使用,通过调整合金的成分和处理工艺,进一步提高合金的性能。
五大细晶强化
金属强化机制一.固溶强化通过溶入某种溶质元素形成固溶体(固溶体:就是固体溶液,是溶质原子溶入溶剂中所形成的晶体,保持溶剂元素的晶体结构)而使金属强度硬度提高的现象称为固溶强化。
分为间隙固溶强化(尺寸比较小的间隙原子引起的强化如:Fe 与 C ,N ,O ,H 形成间隙固溶体)和置换固溶强化(尺寸比较大的置换原子引起的强化如:Fe与Mn、Si 、Al 、Cr 、Ti 、Nb等形成置换固溶体)。
1.固溶强化机制:运动的位错与溶质原子之间的交互作用的结果。
由于形成固溶体的溶质原子和溶剂原子的尺寸和性质不同,溶质原子的溶入必然引起一些现象,例如:溶质原子聚集在位错周围钉扎住位错(弹性交互作用);溶质原子聚集在层错处,阻碍层错的扩展与束集(化学交互作用);位错与溶质间形成偶极子(电学交互作用)。
这些现象都增加了位错运动的阻力,使金属的滑移变形变得更加困难,从而提高了金属的强度和硬度。
2.固溶强化的规律:(1)溶质元素在溶剂中的饱和溶解度愈小,其固溶强化效果愈好(2)溶质元素溶解量增加,固溶体的强度也增加例如:对于无限固溶体,当溶质原子浓度为50%时强度最大;而对于有限固溶体,其强度随溶质元素溶解量增加而增大(3)形成间隙固溶体的溶质元素(如C、N、B等元素在Fe中)其强化作用大于形成置换固溶体(如Mn、Si、P等元素在Fe中)的溶质元素。
但对韧性、塑性的削弱也很显著,而置换式固溶强化却基本不削弱基体的韧性和塑性。
(4)溶质与基体的原子大小差别愈大,强化效果也愈显著。
3. 实例: 纯Cu 中加入19%的Ni ,可使合金的强度由220MPa 提高到380~400MPa ,硬度由44HBS 升高到70HBS ,而塑性由70%降低到50%,降幅不大。
若按其它方法(如冷变形加工硬化)获得同样的强化效果,其塑性将接近完全丧失。
二. 细晶强化金属的晶粒越细,单位体积金属中晶界和亚晶界面积越大,金属的强度越高,这就是细晶强化,主要分为晶界强化和亚晶界强化两大类。
固溶体性能特点及应用
固溶体性能特点及应用
固溶体是指由两种或更多种元素组成的晶体,在化学成分上互相溶解,形成具有稳定结构、统一成份和一致晶格的金属合金。
固溶体具有以下的性能特点:
1. 合金成份可变
固溶体是由两种或多种元素构成的合金,其共同组成的比例可以发生变化。
因此,它具有多种不同的成份或化学组成的可能性。
用这一特性可以研究和制造出各种不同种类的金属材料。
2. 对某些物理性能的改善
当固溶体的组成发生微小变化时,它的物理性能有可能会发生改善。
例如,当合金中含有一定量的铜、镍和铝时,它的强度和硬度都会得到提高。
而当合金中含有适量的铝和钛时,就会增强其耐腐蚀性。
3. 改善材料的可加工性
固溶体的可加工性和成份的比例有密切的关系。
一些金属合金的加工性能,如成型和加工难度以及耐磨性等,都与合金成份的比例相关。
通过改变成份的比例,可以更好的改善合金的可加工性。
4. 优良的力学性能
由于固溶体的共晶固化和固溶体强化机制能够在特定的成份范围内提高合金的强度和硬度。
这种特殊的力学性能在一些特定的应用中得到了应用。
在现代工业中,固溶体应用极为广泛。
例如,身穿纤维防护服的硬质合金、在汽车工业中广泛使用的铝合金轮毂、在火箭发射器发动机上广泛使用的镍等。
另外,固溶体也用于生产儿童玩具、生产家居用品,还广泛用于其他汽车部件的生产,如汽车制动器、车门锁等等。
固溶强化机制
2G1 ' 31 2 '
B': 为 球 的 体 弹 性 模 量 ; ': 为 球 的 泊 松 比
5.2 错配球模型
五 . 错配球模型的适用性 1.有限大基体中的错配球模型 适用于置换式溶质原子以及面心立方中间隙式溶质原
子。只有正应力与正应变,球对称畸变 2.一个圆球置于椭圆孔隙之中的模型 同时有正应力、切应力;正应变和切应变。适合于体
力),(r其在R表) 面 上的 (作r 用 R使)
得表面的应力综合为零。假
G 2 R3
设像应力场均匀分布:
''rr
''
''
G R3
2.基体中产生的应力场
基体应力场等于由错配所引起的应力场和边界条件引起的像 应力场两部分组成。
rr
'rr ''rr
G r3
G R3
G G
2r3 R3
ur
4R
2
4R
2
(1
4G
2G 3
)
(1 4G ) (1 4G )
2G 3
3B
B
2G
3
3
2G1 31 2
8G 3
4G 3B
1 2
总5结.2:错错配配球球的形模成型在有限大基体中引起两种变化:
(1)表面处的体积变化
(2)水静压力场
(3)应变能
V
有限大基体中错配球应力应变Pe场xt的特点G是R:3
第五章 固溶强化机制
错配球模型 弹性交互作用 化学交互作用 几何交互作用
5.1 固溶体的概念及其分类
一.概念 是一种或多种元素的原子溶入另一种元素的 晶格形成的单相晶体。 前者称溶质原子,后者称溶剂原子。
固溶体的强化作用
固溶强化是强化金属的重要方法之一。 研究其变化规律也是对金属材料进行强化处 理的方法之一,这将影响到对新材料的设计和现 有材料性能潜力的发挥。 总结归纳分析,揭示形成固溶体及固溶强化 的本质规律,使金属充分发挥其强大性能潜力, 不论在理论和实践上都有其重要意义。
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硅固溶于铸铁中的作用
溶入一些特殊材料,不仅使合金在抗拉强度、屈服强度和 伸长率方面有良好的特性,而且在冲击韧性,疲劳特性等力 学性能方面都有优越表现。如硅固溶于铸铁中的作用。
l 在球墨铸铁中,硅固溶于铁素体,有抑制珠光体、促进 铁素体的作用,而且固溶于铁素体的硅能使铁素体强化。
l 硅固溶强化球墨铸铁,疲劳极限优于常规球墨铸铁。 l 在脆性转变温度以上,硅固溶强化的球墨铸铁的冲击韧
强化原因
产生固溶强化的主要
原因有二:
一是:固溶体中溶质与溶剂的原子 半径差,所引起的弹性畸变,与位错 之间产生的弹性交互作用,对在滑移 面上运动着的位借有阻碍作用;
二是:在位错线上偏聚的溶质原子 对位错的钉扎作用。
金属塑性变形机理
固溶强化机制
溶质原子与位 错的交互作用
有序强化机制
影响强化的因素
金属塑性变形机理
固溶强化的作用在于增大金属塑性变形 的抗力,当金属所受的应力大于超过其弹性 极限后,金属就产生塑性变形。
金属产生塑性变形的主要方式是通过滑移 的方式进行的,有的是通过孪生等其它方式 进行。
应力超过晶体的弹性极限后,晶体层片 之间相对滑移,就构成晶体的宏观塑性变形。
固 溶
溶质原子 与位错的 交互作用
有序强化机制
当有序固溶体加热至某一温度时,将转变为无序固溶体, 而在缓慢冷却至这一温度时,又转变为有序固溶体,这一过 程称为有序化,当无序龙东大道溶体转变有有序固溶体时, 性能发生突变:硬度及脆性显著增加,而塑性和电阻显著降 低。
固溶强化作用机理
固溶强化作用机理
固溶强化作用是指在某种固溶体中加入另一种元素或化合物,能够提高原固溶体的强
度和硬度,而这种现象就被称为固溶强化作用。
1.晶格畸变作用
这种机理是指固溶元素的离子半径与基体元素的离子半径相比较大或者相比较小,从
而导致微小的晶格畸变。
这种畸变能够提高固溶体的强度和硬度。
2.电子云相互作用作用
这种机理是指固溶元素所带的电子向基体元素所带的电子相互作用。
这种相互作用能
够在固溶体中形成电子云和离子之间的相互作用,从而增强了固溶体的结合力和稳定性。
3.位错堵塞作用
这种机理是指固溶元素进入到晶格内部,在阻止位错的移动和扩散时起到了相当作用。
固溶元素的存在能够减缓位错并限制位错动态,从而增强了固溶体的强度和硬度。
固溶强化作用的机理是很复杂的,涉及到诸多的因素,比如固溶度、固溶元素的半径、电子结构、原子状态等等。
了解固溶强化作用的机理,对于合金材料的设计和合金强化有
着非常重要的意义。
固溶体的价电子结构与固溶强化
固溶体的价电子结构与固溶强化
固溶体的价电子结构与固溶强化是材料科学领域极为重要的方面,广泛应用于多种工具和器件的制造中。
电子结构反映出材料的知识,也会影响固溶体的性能表现。
因此,研究固溶体的价电子结构与固溶强化等关系,对提升材料性能具有重大意义。
固溶体的价电子结构是由各个原子的受子态、特征波函数及称为电子饱和的键核外影响的固有方向以及内部介电位决定的。
受子态的改变、特征波函数的扩展和由具体固溶体决定的内部介电位键核等参数,将直接影响固溶体本身的刚性和机械强度,也直接影响固溶体强度的提升,进而改变整体性能表现。
固溶体材料的强度主要受其价电子结构的影响,特别是电子饱和的键核外电子层的影响。
受子态的改变和特征波函数的扩展将影响电子饱和的键核外电子层的布局,从而间接地改变固溶体的价电子结构,从而改变材料的机械性能和热性能。
固溶强化方法能够有效地调整固溶体材料的结构,改变固溶体价电子结构,控制固溶大小,降低晶格常数,提高晶体热阻和导电性能,以及改善固溶体的力学性能和耐腐蚀性能等,进而改善固溶体的整体价电子结构。
综上所述,固溶体的价电子结构与固溶强化之间存在着千丝万缕的联系,调整固溶体价电子结构及实施固溶强化,可以改变固溶体的整体性能表现,从而满足不同应用需求。
因此,我们可以利用固溶体的价电子结构和固溶强化来改进材料的性能,开发出满足应用要求的新型材料。
固溶处理是让什么是什么提高改善什么
固溶处理是让什么是什么提高改善什么
当我们谈到固溶处理时,我们指的是一种常见的金属处理方法,用于改善金属的性能和特性。
固溶处理的原理主要是通过溶质原子在固溶体中的均匀分布,达到提高金属的强度、硬度和耐腐蚀性能的效果。
在实际工程中,固溶处理通常被广泛应用于各种金属和合金的生产和加工过程中。
首先,固溶处理能够提高金属的强度和硬度。
通过在金属晶格中均匀分布溶质原子,固溶处理可以有效地阻碍金属晶粒的滑移和位错运动,从而提高金属的抗拉伸性能和硬度。
这使得固溶处理后的金属更加耐磨损和耐冲击,适用于各种高强度要求的工程应用。
其次,固溶处理可以改善金属的耐腐蚀性能。
通过固溶处理,金属的晶界和晶内缺陷得以修复,同时溶质原子的均匀分布也能够形成一层保护膜,有效防止金属表面的氧化和腐蚀。
这种改善后的耐腐蚀性能使得金属可以在恶劣环境下长期稳定运行,延长了材料的使用寿命。
另外,固溶处理还能够提高金属的加工性能。
通过固溶处理,金属的晶粒尺寸可以被细化,晶界强化效应得以增强,使得金属更易于加工成形和成型。
这不仅可以提高金属的生产效率,还可以减少材料的损耗,降低生产成本,从而在工程实践中具有广泛的应用前景。
总的来说,固溶处理是一种重要的金属处理方法,能够显著改善金属的性能和特性,提高金属的强度、硬度和耐腐蚀性能,同时也可以提高金属的加工性能,为各种工程应用提供坚实的支撑。
在未来的发展中,固溶处理技术将继续得到广泛应用,为金属材料领域带来更多的创新与进步。
1。
固溶强化和细晶强化的相同点和不同点
固溶强化和细晶强化的相同点和不同点1.引言1.1 概述固溶强化和细晶强化都是金属材料中常见的强化方法,通过对金属结构的处理来提高材料的强度和硬度。
固溶强化主要通过溶解其他元素来改变基体的原子排列结构,从而增加材料的强度。
而细晶强化则是通过控制晶粒尺寸来提高材料的性能。
尽管二者的目的相同,但它们的实现方法和效果有所不同。
固溶强化是向金属基体中引入其他元素,并通过热处理使这些元素均匀溶解在基体中,从而改变基体的晶格结构。
这样做可以使原子之间的间隙更小,增加了晶体之间的相互阻挡效应,从而提高了材料的强度和硬度。
固溶强化的过程就像是在基体中添加了“障碍物”,阻碍了晶体的滑移和位错的运动。
相比之下,细晶强化主要通过控制金属材料的晶粒尺寸来提高材料的性能。
通常情况下,细小的晶粒能够提供更多的晶界强化效应,晶界能够有效地阻碍位错的滑移和扩展。
细晶强化的方法主要包括变形加工、热处理和添加强化剂等。
在这些方法的作用下,原本较大的晶粒会被细化,从而增加材料的强度和塑性,并且提高材料的耐疲劳和耐腐蚀性能。
总的来说,固溶强化和细晶强化都是在金属材料中引入一些外部因素来改善材料性能的方法。
固溶强化主要通过控制金属晶体的组成来增加强度,而细晶强化则通过控制晶粒尺寸来提高材料的性能。
这两种方法在理论和实践上都有其独特的优势,并在不同的应用领域中得到了广泛的应用。
在接下来的篇章中,我们将详细讨论固溶强化和细晶强化的要点,以及它们之间的相同点和不同点。
1.2文章结构文章目录中的1.2 "文章结构"部分应包括有关整篇文章的结构和组织的信息。
以下是可能包括在该部分的一些内容:在本文中,将详细介绍固溶强化和细晶强化的相同点和不同点。
本文将按照以下结构展开讨论:首先,引言部分将简要介绍固溶强化和细晶强化的概念和背景。
其次,正文部分将分为两个小节,分别讨论固溶强化和细晶强化的要点。
在固溶强化的要点部分,将探讨固溶强化的原理、影响因素以及在材料加工中的应用。
固溶强化的具体应用
固溶强化的具体应用一、什么是固溶强化固溶强化是指在金属合金中添加一些其他元素,使其形成固溶体,从而提高其力学性能的方法。
通过加入其他元素,可以改变合金的晶体结构和化学成分,从而影响材料的性能。
固溶强化可以提高材料的抗拉强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等。
二、固溶强化的具体应用1. 航空航天领域航空航天领域需要使用高强度、轻量化的材料。
固溶强化可以提高合金的抗拉强度和硬度,使其在重载环境下具有更好的机械性能。
例如,钛合金就是一种常见的用于制造飞机和火箭部件的材料,其中添加了铝、锰等元素进行固溶强化。
2. 汽车制造业汽车制造业需要使用高韧性、高硬度、耐磨损和耐腐蚀的材料。
通过固溶强化可以改善合金的力学性能和耐蚀性能。
例如,在汽车发动机中使用铝镁合金进行固溶强化,可以提高其抗拉强度和耐磨性。
3. 电子行业电子行业需要使用高导电性、高强度的材料。
固溶强化可以提高合金的导电性和力学性能。
例如,在制造电子元件时,使用铜合金进行固溶强化,可以提高其导电性和机械强度。
4. 医疗器械医疗器械需要使用无毒、无害、耐腐蚀的材料。
通过固溶强化可以改善合金的耐腐蚀性能和生物相容性。
例如,在制造人工关节时,使用钛合金进行固溶强化,可以提高其生物相容性和耐腐蚀性。
5. 建筑领域建筑领域需要使用高强度、耐久性好的材料。
通过固溶强化可以提高合金的抗拉强度、硬度和耐久性。
例如,在建筑结构中使用钢材进行固溶强化,可以提高其力学性能和耐久性。
三、固溶强化方法1. 回火处理回火处理是最常用的一种固溶强化方法。
在回火处理中,先将合金加热到一定温度,使其固溶体中的其他元素溶解在基体中,然后再进行冷却。
这样可以使合金的晶体结构变得更加均匀,从而提高其力学性能。
2. 冷变形冷变形是另一种常用的固溶强化方法。
在冷变形中,合金被强制拉伸或压缩,从而改变其晶体结构和化学成分。
这样可以使合金的抗拉强度和硬度得到提高。
3. 热处理热处理是一种将材料加热到一定温度并保持一段时间后再进行冷却的方法。
合金强化机理
合金强化机理
合金强化是通过在晶体结构的缺陷、位错、固溶体、析出物等方面加强晶体结构,从而提高合金材料的机械性能、物理性能和化学性能。
常见合金强化机理有:
1. 固溶体强化: 将一种金属元素溶解到另一种金属中,使晶粒
尺寸小于1μm,形成均匀的实溶体结构。
这种溶解的过程可
以提高合金的硬度和强度。
2. 相变强化: 合金中添加的元素会在一定条件下形成新的相,
如固溶体、碳化物、氮化物等,这些相可以形成局部的高硬度区域,增加合金的硬度和强度。
同时,这些相也可以在不同温度下发生相变,形成储存和释放弹性能量的结构,提高合金的韧性。
3. 弥散硬化: 在合金中掺入微小的球形或棒状的颗粒,可以在
晶体结构中形成弥散的嵌入物,阻碍位错的移动,从而提高合金的强度和硬度。
4. 冷加工硬化: 将合金材料在低温下进行变形加工,会导致晶
体结构的变形和位错的增加,从而提高合金的硬度和强度。
5. 内应力强化: 通过热处理、表面处理、形状记忆合金等方式,将材料中的位错和应力锁定在一定位置,从而增加材料的硬度和强度。
总之,合金强化机理旨在改善材料的晶体结构,增强材料的性能,以满足不同领域的需求。
固溶体强化的原理和应用
固溶体强化的原理和应用1. 引言固溶体强化是指通过将溶质原子或分子掺入晶格中来增强材料的力学性能的一种方法。
溶质原子或分子的掺入可以改变晶格结构、形成固溶体或形成间隙固溶体,从而改变材料的力学性能。
固溶体强化广泛应用于金属、合金和陶瓷等材料中。
2. 固溶体强化的原理固溶体强化的原理主要包括以下几个方面:•溶质原子或分子的固溶:溶质原子或分子会与基体原子或离子形成固溶体,改变材料的晶格结构和晶体缺陷,从而影响力学性能。
•溶质原子或分子的尺寸效应:溶质原子或分子的尺寸与基体原子或离子的尺寸不同,通过尺寸效应可以引起晶格畸变,增加材料的硬度和强度。
•溶质原子或分子的弹性应变:溶质原子或分子与基体原子或离子之间存在应力场,通过弹性应变可以增加材料的耐疲劳性和抗蠕变性。
•溶质原子或分子的界面效应:溶质原子或分子与基体原子或离子之间的界面能量可以影响晶体的位错运动和晶界强化效应,从而增加材料的强度和韧性。
3. 固溶体强化的应用固溶体强化在材料科学和工程中有广泛的应用,以下是其中几个典型的应用领域:3.1 金属强化金属材料中常用的固溶体强化方式包括固溶度限制、固溶体合金化和弥散强化。
•固溶度限制:通过控制固溶体中溶质原子的最大溶解度,限制溶质原子溶解到基体中,从而增加材料的强度和韧性。
•固溶体合金化:将两种或多种金属元素形成固溶体,通过合金元素的交互作用增强材料的力学性能。
•弥散强化:通过向基体材料中加入微小的固溶体颗粒,形成弥散相,增加材料的硬度和强度。
3.2 合金强化固溶体强化在合金材料中起到关键作用。
合金强化可以通过调节合金组分、合金化处理和固溶体析出等方式实现。
•调节合金组分:通过精确控制合金中各元素的含量和组成,确定合金的相图和固溶体形成能力,实现合金的强化效果。
•合金化处理:通过热处理、变形处理、等离子强化等方式改变合金的晶体结构和晶体缺陷,从而增加材料的力学性能。
•固溶体析出:通过合金材料中固溶体的过饱和度和固溶体析出的热力学稳定性来实现强化效果。
固溶强化原理
固溶强化原理
固溶强化是一种常见的金属材料强化方法,通过固态溶解小的合金元素在金属基体中,改变材料的组织结构和性能,达到提高材料强度、硬度和耐腐蚀性的目的。
固溶强化的原理主要包括以下几个方面:
1. 固溶体的形成:通过合金元素在金属基体中的溶解,形成均匀分布的固溶体团簇。
这些团簇会阻碍晶体的位错滑移和晶间滑移,增加了材料的屈服强度和抗变形能力。
2. 基体固溶体的稳定性:固溶体的形成会导致基体晶体的变形和畸变,增加了晶界和位错的能量,从而提高了材料的韧性和抗应力松弛性。
3. 溶质元素的强化效应:溶质元素通过形成团簇、固溶体弥散或析出细化析出物等方式,影响晶体界面的能量和形态。
这些效应可以阻碍位错移动,并限制晶界扩散,进而提高材料的强度和硬度。
4. 相互作用效应:可通过固溶强化增加材料的化学稳定性、耐热性和耐腐蚀性。
合金元素能与基体元素形成化学键和相互作用,改善材料的抗氧化性能、抗腐蚀性能和高温稳定性。
总之,固溶强化主要通过固溶体的形成和溶质元素的强化效应改变材料的组织结构和性能,提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性能。
这种强化方法在金属材料的设计和制备中具有重要的应用价值。
固溶处理是固溶强化吗为什么
固溶处理是固溶强化吗为什么固溶处理在材料工程领域起着至关重要的作用,尤其在金属材料的制备过程中被广泛应用。
那么,固溶处理究竟是固溶强化吗?这个问题其实并不简单,需要我们从固溶处理的定义、原理以及作用机制等方面来深入理解。
首先,固溶处理并不等同于固溶强化,虽然两者在某些情况下会有关联。
固溶处理是指将固溶体中的溶质原子溶解在固溶体基体中,通过加热将其溶解,然后通过适当的冷却速率使得原子重新排列形成固溶体。
在这个过程中,溶质原子可以被有效地溶解并分散在基体中,从而起到调节材料组织结构和性能的作用。
固溶强化则是指由于固溶体中存在的溶质原子与基体原子形成固溶固溶体溶解度限制造成的强化效应。
在固溶处理中,固溶强化通常是一个重要的机制,通过调控固溶体的组织结构和溶质原子的扩散行为,可以显著提高材料的力学性能,如抗拉强度、硬度等。
然而,并非所有固溶处理都能带来固溶强化效应。
固溶强化效应的增强取决于溶质原子与基体原子之间的相互作用强度,以及固溶体晶格的稳定性等因素。
在一些情况下,固溶处理虽然可以让溶质原子溶解在基体中,但由于溶质原子溶解度较低或与基体原子形成的固溶体结构不稳定,导致固溶强化效应不明显甚至不存在。
除了固溶强化效应外,固溶处理还可以通过提高材料的塑性变形能力、改善材料的耐蚀性能等方式来改善材料的性能。
固溶处理一般结合适当的热处理工艺一起进行,以确保固溶体的稳定性和性能表现。
综上所述,固溶处理并不等同于固溶强化,固溶强化是固溶处理的一种重要效应。
固溶处理通过将溶质原子溶解在基体中,调控材料的组织结构和性能,从而起到强化效果。
然而,固溶强化效应的增强并非所有固溶处理都能达到,需要考虑多种因素的综合影响。
通过深入理解固溶处理的原理和效应,可以更好地指导材料设计与制备过程,提高材料性能及应用范围。
1。
合金塑性变形
③静电交互作用
电离程度不同的溶质离子与点阵畸变位错区发生
短程的静电交互作用,溶质离子或富集于点阵拉伸
区或富集在点阵压缩区均产生固溶强化。
研究表明,在钢中这种强化效果仅为弹性交互作
用的1/3—1/6,且不受温度影响。
问题:用位错理论分析固溶强化的机理。
• 答:固溶强化是由于溶质原子与位错之间的相互作用引起
德斯带扩展到整个试样截面后,这个平台延伸阶段就结束了。 拉伸曲线上的波动表示形成新吕德斯带的过程。
吕德斯带与滑移带不 同,吕德斯带会导致 薄板在冲压成型时使 表面粗糙不平。
它是由许多晶粒协调变形的结果,即吕德斯带穿 过了试样横截面上的每个晶粒,而其中每个晶粒 内部仍按各自的滑移系进行滑移变形。
屈服现象最初是在低碳钢中发现的,进一步研究发现,
• 由于位错的存在,位错线周围产生弹性应力场,系统能量升
高。 • 原子尺寸较大的溶质原子易于存在于滑移面下方;尺寸较小 的易于存在于滑移面上方。其结果是位错线周围的弹性应变 能降低并在位错线周围形成“柯氏气团”。 • 如果在这种情况下推动位错运动,或者首先挣脱气团的束缚, 或者拖着气团一起前进,无论如何都要作更多的功,降低了 位错的移动性,从而强化了材料。
刚开始时晶体中的位错密度较低,或虽有大量位错,但 都被钉扎住,此时位错的平均运动速度必须较高,才能保证
晶体的变形。
位错变形速度的增加将意味着所需的外力也将增加,这
就是上屈服点产生的原因。
当塑性变形开始后,位错大量增殖,位错密度迅速增加, 此时必将导致位错运动速度的下降,也就意味着所需外力下 降,这就是下屈服点产生的原因。
两种理论并不是互相排斥的而是互相补充的,
两者结合起来可更好的解释低碳钢的屈服现象。
固溶强化名词解释
固溶强化名词解释固溶强化是指通过固溶处理能够改变材料的性能和性质。
固溶是指将溶质原子或离子溶解在溶剂中形成固溶体。
在固溶体中,溶质原子或离子与基体晶格发生相互作用,产生固溶强化效应。
固溶强化可以通过改变材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶界、位错等来改善材料的硬度、强度、耐蚀性和耐磨性等性能。
固溶强化的主要机制包括固溶体强化、析出强化和晶粒尺寸强化等。
固溶体强化是指溶质原子或离子进入基体晶格中,引起晶格畸变、固溶体极化和原子间相互作用等效应,从而提高材料的硬度和强度。
析出强化是指在固溶体中析出一定的溶质原子或离子形成分散的相,使材料的硬度和强度增加。
晶粒尺寸强化是指通过控制固溶体的晶粒尺寸,提高晶界密度,从而增强材料的硬度和强度。
固溶强化可以应用于不同材料体系,包括金属材料、陶瓷材料和复合材料等。
在金属材料中,固溶强化常常用于提高材料的强度、硬度和耐蚀性等性能。
在陶瓷材料中,固溶强化可以改善材料的断裂韧性和抗磨性。
在复合材料中,固溶强化可以提高材料的界面结合强度和耐热性。
固溶强化还可以应用于材料的表面改性,例如通过固溶处理和热处理来提高材料的表面硬度和耐蚀性。
固溶强化还可以通过不同的工艺和方法实现。
常用的固溶强化方法包括热处理、快速凝固、机械合金化、等离子溅射和原子沉积等。
这些方法可以改变材料的组织结构、相变行为和晶粒尺寸,从而达到固溶强化的效果。
总之,固溶强化是一种通过固溶处理来改变材料性能和性质的方法。
它可以应用于不同材料体系,包括金属材料、陶瓷材料和复合材料等。
固溶强化可以通过不同的机制和方法实现,例如固溶体强化、析出强化和晶粒尺寸强化等。
固溶强化具有很大的应用潜力,可以用于材料的加工、制备和改性等领域。
固溶强化
固溶体强化的机制:
溶入固溶体中的溶质原子造成晶 格畸变,晶格畸变增大了位错运 动的阻力,使滑移难以进行,从 而使合金固溶体的强度与硬度增 加。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后,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“柯式气团”。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、固溶强化与固溶处理的区别 固溶强化是碳在晶格中溶解,让晶格产生畸变 ,来提高强度,而固溶处理只是在奥氏体中溶入 合金元素,在室温下得到奥氏体的过程
。
结束语 当基体中溶质元素含量很少时,固溶体性能与溶剂金属性能 基本相同。但随溶质元素含量的增多,溶质原子进入溶剂晶格 的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高。 适当控制溶质含量,可明显提高强度和硬度,同时仍能保证 足够高的塑性和韧性,所以说固溶体一般具有较好的综合力学 性能。因此要求有综合力学性能的结构材料,几乎都以固溶体 作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法,在工业 生产中得以广泛应用的原因。
合金组元与基体金属的原子尺寸差异对固溶强化效 果起主要作用。原子尺寸差异越大, 则替代固溶体 的强化效果越好。此外, 电化学性能的差异和弹性 模量的差异对固溶强化效果也有一定影响。
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91.1%;H90的含锌量为10%,σb 为260MPa,与H96相比强度仅提高81.3%
图1 Cu2Ni固属,在浓度相同时,形成间隙固溶体较形成 替代固溶体的强化效果更好,这是由于间隙固溶体的晶 格畸变更为严重之故,见表2。但由于间隙固溶体的溶解 度一般较小,其总的强化效果不大。
固溶强化的具体应用
固溶强化的具体应用一、引言固溶强化是一种通过合金化处理来提高材料性能的方法。
它通过在基础金属中添加其他元素,并使其溶解于基体中,形成固溶体。
这种方法可以改善材料的硬度、强度、耐腐蚀性等方面的性能,因此被广泛应用于各个领域。
二、固溶强化的原理固溶强化的原理是通过添加其他元素,使其溶解于金属基体中,并通过固溶化处理来达到增强材料性能的目的。
添加的元素可以是合金元素或化合物,它们的溶解度和固溶体的晶格相容性对固溶强化的效果起着重要作用。
三、固溶强化的具体应用1. 航空航天领域固溶强化在航空航天领域得到了广泛应用。
航空发动机用高温合金就是一种常见的固溶强化材料。
在高温和高压环境下,合金中添加的元素能够提供材料的高温强度和抗氧化性能,确保发动机的可靠运行。
2. 汽车制造业固溶强化也在汽车制造业中得到了应用。
汽车发动机缸体和活塞都是采用固溶强化的材料制造的。
合金中添加的元素能够提高该材料的抗磨损和抗腐蚀性能,提高汽车发动机的寿命和可靠性。
3. 电子工业电子元件中常使用固溶强化材料,例如固溶强化的铜合金被广泛应用于用于传导电子的导线和电子连接器中。
添加的元素可以提高导线的强度和耐腐蚀性能,确保电子设备的高质量和可靠性。
4. 建筑行业在建筑行业中,固溶强化的钢材被广泛应用于制作高耐候性和高强度的钢结构。
例如,固溶强化的耐候钢拥有优异的抗腐蚀性能和强度,可以在恶劣的气候条件下保持结构的稳定性和安全性。
四、固溶强化的优点和局限性1. 优点•提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性能;•提高材料的抗磨损性;•改善材料的高温稳定性;•增加材料的导电性能。
2. 局限性•添加的元素可能引起材料的脆化;•固溶化处理的复杂性和成本较高;•固溶强化对材料的可塑性和韧性有一定程度影响;•合金元素的选择和控制对固溶强化的效果有一定影响。
五、固溶强化的未来发展方向1. 新材料的研发随着科学技术的发展,人们对材料性能的要求越来越高。
未来,固溶强化将会面临新材料的研发挑战,研究人员需要开发高性能的固溶强化材料,以满足不同领域的需求。
固溶体的强化作用
金属学与热处理之固溶强化实践证明,适当掌握固溶体中的溶质含量硬度的同时,使其仍然保持相当好的塑性和韧性。
例如,向铜校口入19%银,可使合金的。
b由220MPa升高至380-400MPa,硬度由HB44升局至HB70,而|塑性仍然保持中=50%。
数据结果如图一。
若将铜通过其他途径(例如冷变形时的加工硬化)获得同样的强化效果,其塑性将接近完全丧失。
十分明显,固溶强化是一假种极为优异的强化方式,因而在金属材料察的生产和研究中得到了极为广泛的应用,,可以在显著提高金属材料的强度、11mli 111i抗拉强度延伸率i5固溶体的强化作用虽然纯金属在实际工业生产上得到了一定的应用,但是由于其强度一般都很低,如铁的抗拉强度约为200MPa,而铝的抗拉强度还不到lOOMPa,显然都不符合用作工业的结构材料。
近年来,为了适应多方面的要求,各种新材料、新工艺不断出现,但是就目前来说,新材料的制造方法比较复杂,制备成本较高,市场应用不是特别广泛,所以,在今后很长一段时间之内,用的较多的仍然是一些传统材料。
目前应用的金属材料大多数是合金,新材料的广泛应用还有一段时间。
所以,对其研究仍有重大意义。
固溶体是几乎所有合金的基体相,固溶强化作为最基本的强化手段已被广泛地利用于生产中。
当溶质元素的含量极少时,固溶体的性能与溶剂金属基本相同。
随着溶质含量的升高,固溶体的性能将发生明显改变,其一般规律情况是:强度、硬度逐渐升高,而塑性、韧性有所下降,电阻率逐渐升高,导电性逐渐下降,磁矫顽力升高等。
例如铜银合金,其性能如图一。
通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。
固溶强化的产生是由于溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而使位错移动时所受到的阻力增大的缘故。
固溶强化是材料的一种主要的强化途径。
几乎所有对综合力学性能要求较高(强度、韧性和塑性之间有较好的配合)的结构材料都是以固溶体作为最主要最基本的相组成物的。
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固溶体的强化作用虽然纯金属在实际工业生产上得到了一定的应用,但是由于其强度一般都很低,如铁的抗拉强度约为200MPa,而铝的抗拉强度还不到100MPa,显然都不符合用作工业的结构材料。
近年来,为了适应多方面的要求,各种新材料、新工艺不断出现,但是就目前来说,新材料的制造方法比较复杂,制备成本较高,市场应用不是特别广泛,所以,在今后很长一段时间之内,用的较多的仍然是一些传统材料。
目前应用的金属材料大多数是合金,新材料的广泛应用还有一段时间。
所以,对其研究仍有重大意义。
固溶体是几乎所有合金的基体相,固溶强化作为最基本的强化手段已被广泛地利用于生产中。
当溶质元素的含量极少时,固溶体的性能与溶剂金属基本相同。
随着溶质含量的升高,固溶体的性能将发生明显改变,其一般规律情况是:强度、硬度逐渐升高,而塑性、韧性有所下降,电阻率逐渐升高,导电性逐渐下降,磁矫顽力升高等。
例如铜镍合金,其性能如图一。
通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。
固溶强化的产生是由于溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而使位错移动时所受到的阻力增大的缘故。
固溶强化是材料的一种主要的强化途径。
实践证明,适当掌握固溶体中的溶质含量,可以在显著提高金属材料的强度、硬度的同时,使其仍然保持相当好的塑性和韧性。
例如,向铜中加入19%镍,可使合金的σb由220MPa升高至380 -400MPa,硬度由HB44升高至HB70,而塑性仍然保持Ψ=50%。
数据结果如图一。
若将铜通过其他途径(例如冷变形时的加工硬化)获得同样的强化效果,其塑性将接近完全丧失。
十分明显,固溶强化是一种极为优异的强化方式,因而在金属材料的生产和研究中得到了极为广泛的应用,几乎所有对综合力学性能要求较高(强度、韧性和塑性之间有较好的配合)的结构材料都是以固溶体作为最主要最基本的相组成物的。
可是通过单纯的固溶强化所达到的最高强度指标仍然有限,常常不能满足人们对于结构材料的要求,因而不得不在固溶强化的基础上再补充进行其他强化处理。
在塑性韧性方面,如延伸率、断面收缩率和冲击功等,固溶体要比组成它的两个纯金属的平均值低,但比一般化合物要高得多。
因此,综合起来,固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合机械性能,因此,各种金属材料总是以固溶体为其基体相。
对于钢铁材料来说,固溶强化的作用只是其强化途径的一种,因此有一定的局限性;而对于非铁金属材料来说,固溶强化是行之有效的重要强化手段。
工业上使用的金属材料,其大多数是以固溶体为基体的,有的甚至完全由固溶体组成。
固溶强化及其变化规律也是对金属材料进行强化处理的方法之一,这将影响到对新材料的设计和现有材料性能潜力的发挥。
因而从总结归纳分析现有资料,从而揭示形成固溶体及固溶强化的本质规律,不论在理论和实践上都有其重要意义。
1.固溶体定义1.1.定义所谓固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。
这种相称为固溶体,这种组元称为溶剂,其它的组元即为溶质。
固溶体指的是一定结晶构造位置上离子的互相置换,而不改变整个晶体的结构及对称性等。
但微观结构上如结点的形状、大小可能随成分的变化而改变。
如自然界辉石就是一个多种成分的固溶体。
自然界矿物中广泛存在的离子或离子团之间的置换的化学现象,过程称为类质同像或固溶体。
晶体结晶时,其晶体结构中一种位置被两种或两种以上的不同元素(或基团)而形成混合晶体的现象,而固溶体是反映形成这种混合晶体的结构。
1.2.分类按溶质原子在晶格中的位置关系可以分为置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体(其位置关系如图二所示)。
置换固溶体:溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。
当溶剂和溶质原子直径相差不大,一般在15%以内时,易于形成置换固溶体。
铜镍二元合金即形成置换固溶体,镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体,但溶解度视不同元素而异。
影响固溶体溶解度的因素有很多,主要取决于:晶体结构、原子尺寸、化学亲和力(电负性)、原子价因素。
间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称间隙固溶体。
间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属,而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素。
其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59。
如铁碳合金中,铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体,皆为间隙固溶体。
按固溶度来分类,可分为有限固溶体和无限固溶体。
大多数固溶体都属此类。
而无限固溶体只可能是置换固溶体,Cu-Ni、Ag-Au、Ti-Zr、Mg-Cd等合金系都可图二:按位置关系的固溶体分类形成无限固溶体。
按溶质原子与溶剂原子的相对分布来分,可分为无序固溶体和有序固溶体。
2.固溶强化2.1.定义合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变,晶格畸变增大位错运动的阻力,使滑移难以进行,从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
2.2.固溶强化机理合金元素固溶于基体金属后,造成一定程度上的晶格畸变,晶格畸变增大了位错运动的阻力,使滑移难以进行,从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变,在溶质原子浓度适当时,可提高材料的强度和硬度,但是其韧性和塑性却有所下降。
产生固溶强化的主要原因有二:一是固溶体中溶质与溶剂的原子半径差,所引起的弹性畸变,与位错之间产生的弹性交互作用,对在滑移面上运动着的位借有阻碍作用;二是在位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用。
图三:合金元素对γ-Fe屈服强度的影响如图三表示了不同形式的固溶的合金元素对γ-Fe屈服强度的影响。
3.强化机理3.1.金属塑性变形机理固溶强化的作用主要在于增大金属塑性变形的抗力,当金属所受的应力大于超过其弹性极限后,金属就会要产生塑性变形。
在常温和低温的环境中,金属产生塑性变形的主要方式是通过滑移的方式进行的,有的是通过孪生等其它方式进行。
当应力超过晶体的弹性极限后,晶体中就会产生层片之间的相对滑移,大量的层片间滑动的累积就构成晶体的宏观塑性变形。
3.2.固溶强化机制固溶体的强化作用表现在以下两方面,一是作为晶体的点缺陷,与位错发生弹性交互作用、化学交互作用、电化学交互作用,以影响位错运动。
3.2.1.溶质原子与位错的交互作用3.2.1.1.弹性交互作用由于点缺陷与位错的交互作用,使溶质原子在固溶体中聚集于位错线附近,形成溶质气团。
一些固溶合金在拉伸实验时出现的上、下屈服极限点现象和和时效回复效应,都是合金中存在溶质气团。
柯式气团在正刃型位错线的上半部分晶格爱挤压而处于压应力状态,线的下半部分晶格受拉而处于拉应力状态。
比溶剂原子大的置换原子及间隙原子往往扩散到位借线的下方受拉应力的部分,比溶剂原子小的置换原子扩散到线的上方受压应力的部分。
这样,偏聚于位错周围的溶质原子好像形成了一个溶质原子“气团”,称为“柯式气团”。
如图四。
柯式气团的形成,减小了晶格畸变,降低了溶质原子与位错的弹性交互作用能,使位错处于较稳定的状态,减少了可动位错数目。
这就是柯式气团对位错束缚或钉扎作用。
由于气团对位错的钉扎,使位错处于低能稳定状态,若使线运动,脱离气团的钉扎,就需要更大的外力,一旦所加外力达到所需极限,位错便摆脱气团的束缚开始发生滑移。
从而增加了固溶体合金的塑性变形抗力。
图四:溶质原子在位错附近的分布如上所述为柯式气团的钉扎作用。
除了柯式气团对位错的钉扎作用之外,柯式气团对位错还有拖曳作用,当位错运动较慢时,可以看作是它们拖着柯式气团五起运动,气团对位错表现出拖曳作用。
一般只在高温下、原子的扩散速率与位错运动速度相近时,柯式气团才产生拖曳作用。
铃木气团铃木气团层错与溶质原子发生交互作用,使层错附近溶质原子浓度不同于基质内溶质原子浓度,这种现象称为铃木效应。
当溶质原子偏聚在层错附近,使其浓度大于基体中浓度时,即形成铃木气团。
铃木气团形成的根本原因在于层错处溶质原子的能量不同于处在基质中的能量。
3.2.1.2.化学交互作用和电化学交互作用溶质原子还可与位错发生化学交互作用和电化学交互作用。
大量的塑性变形,往往要借助于位错的交滑移进行。
而位错进行交滑移时,在通过束集转移到新、旧滑移面的交线之后,要在新滑移面上滑移,还需要先分解为扩展位错。
由于溶质原子分布在滑移面上,在滑移面的某些区域或层错面上发生偏聚,会提高这些区域的层错能,使位错扩展困难,并使扩展位错难以滑移。
从而增加了变形的阻力,提高了材料的属服强度。
这是溶质原子化学交互作用的结果。
另外,溶质原子分布在位错线上,在位错周围的弹性应力场作用下,会发生极化。
即溶质中的自由电子会从压应力区流向张应力区,而正离子则不能随着电子移动。
电子流动的结展打破了正离子与自由电子间的电价平衡,使压应力区的自由电子浓度相应降低,正价离子的浓度相应增加,而成为正电极。
相反,张应力区的自由电子的浓度增加,正价离子浓度相应减少,而成为负电极。
为了维持静电价平衡,固溶体中高价溶质的正离子,通过扩散富集到张应力这里来构成了靠溶质原子与位错间的电化学作用维持的静电平衡系统。
位错要发生运动,就必须增加外力打破这种平衡。
因此它也是固溶强化的重要机制。
3.2.2.有序强化机制A、B两种原子形成有序固溶体(超结构)时,强度比纯溶剂金属的强度高。
因为相对于同样晶体形式的纯溶剂,它的单位位错的柏氏矢量更大,位错组态更为复杂。
因此位错运动的阻力也会相应增大。
当无序固溶体转变为有序固溶体时,性能发生突变:硬度及脆性显著增加,而塑性和电阻明显降低。
但是由同样成分的无序固溶体转化为有序固溶体,即发生长程有序化转变,却会使合金的强度降低。
因为,在无序固溶体中,溶质原子以间隙或置换的方式无序分布时,与位错的交互作用对位错运动产生的阻力,比形成有序固溶体对位错运动造成的阻力更大。
而无序固溶体中只有在很小范围内发生有序化,即形成短程有序结构时,才能对固溶体起到强化作用。
这种短程有序结构的点阵周期和对称性,与无序固溶体基体点阵的周期、对称性都不一样。
位错在固溶体的滑移系上运动,通过这些有序结构时,会遇到很大阻力,从而使材料得到强化。
3.3.影响因素●溶质原子的原子分数越高,强化作用越大,强化作用更为显著。
●间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化作用,且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的,故其强化作用大于面立方晶体的,但间隙原子的固溶度有限,故实际强化作用效果也有限。
不同形式的合金元素造成的点阵畸变及强化效果如图五所示。
●溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大,固溶强化效果越明显,即固溶体的屈服强度随其增加而提高。
●溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大,原始晶粒受到的干扰就越大,位错滑移就越困难,强化作用也越大。