陶瓷材料的强化和增韧
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第五章
陶瓷材料的强化和增韧
强化和增韧
一.问题的提出
二.材料的强化
三.陶瓷材料的增韧
一、问题的提出
人们在利用材料的力学性质时，总是希望所使用的材料
既有足够的强度，又有较好的韧性。但通常的材料往往二
者只能居其一，要么是强度高，韧性差；要么是韧性好， 但强度却达不到要求。寻找办法来弥补材料各自的缺点， 这就是材料强化和增韧所要解决的问题。
② 急冷：在固溶温度，合金中只含α相。将其急冷至室温时，原子没有 足够的时间扩散至其潜在的形核位置，因而θ相无法形成。急冷后，合 金中依然只含α相，此时，α相中的含铜量大大超过其溶解度，是一种过 饱和固溶体。这是一种非平衡结构。 ③ 时效。将过饱和的α相加热到低于溶解度曲线的某一温度进行保温， 这一温度即为时效温度。在平衡相θ相形成之前，非平衡相区和θ’会形 成。它们与基体是共格的。共格析出相原子面与基体原子面是连续过渡 的，基体晶格在很大区域中发生畸变。当位错移动时，即使经过共格析 出相的附近区域，也会大大受阻。从而产生强化。
另外一点很重要，细化晶粒在提高金属强度的同时，也使其塑性与
韧性得以提高（通常结构和工具材料对热处理后晶粒度的要求不是 出于强度上的考虑，而是希望在韧性方面取得一点点好处）。
晶粒愈细，单位体积中晶粒愈多，变形时，同样的变形量便可分散
到更多的晶粒中，产生较均匀的变形而不致造成局部应力集中，引
二、材料的强化
二、材料的强化
思考：
陶瓷材料的强化途径有哪些？其机理是什么？
三.陶瓷材料的增韧
陶瓷材料的致命缺点是脆性，低可靠性和低重复性，这些
不足严重影响了陶瓷材料的应用范围。
只有改善陶瓷的断裂韧性，实现材料强韧化，提高其可靠
性和使用寿命，才能使陶瓷材料真正地成为一种广泛应用
的新型材料。
因此，陶瓷增韧技术一直是陶瓷研究的热点。
由位错参与塑性变形过程似乎可以得到另一结论， 即金属中位错愈多，滑移过程愈易于进行，其强 度也愈低。事实并不是这样，如下图所示。
一、问题的提出
理论强度 金 属 材 料 的 强 度
晶须强度
实际金属强度
强化金属
纯金属 位错和其它畸变的密度
一、问题的提出
金属强度随位错密度继续增大而上升的机理？
主要是因为位错密度继续增加时，位错之间会产生相互作用： ① 应力场引起的阻力，如位错塞积，当大量位错从一个位错源中 产生并且在某个强障碍（晶界、析出物等）面前停止的时候就构
二、材料的强化
（2）细晶强化 晶界强化现象
左图为仅由两个晶粒构成的试样，在经过拉伸 变形后会出现明显的“竹节”现象，即试样在 远离夹头和晶粒中部出现明显的颈缩，而在晶 界附近则难以变形。
由于晶界附近为两晶粒晶格位向的过渡之处， 原子排列紊乱；
晶界处的杂质原子较多，增大了晶格畸变； 因而位错在晶界附近的滑移阻力大，故难以 发生变形。
二、材料的强化
（2）细晶强化 霍尔-佩奇公式：
s
i kyd
1 2
ky是与材料有关、与晶粒大小无关的常数； d为晶粒直径； σi是位错在单晶体中运动时的摩擦阻力，它与晶粒大小无关。
晶界是位错运动的障碍，因而晶粒愈细小，晶界的总面积愈大，位
错的运动愈困难，材料的强度也因为发生的塑性形变产生了大量的位 错，位错密度的提高使得金属强度提高。就愈高。
子的作用，溶质原子与带电荷的位错区域之间就有电交互作用，从而
促使溶质更倾向于在位错的周围偏聚；
二、材料的强化
（3）固溶强化
④ 层错能比较低的晶体点阵中存在有堆垛层错，堆垛层错的结构与基 体并不相同。异类原子溶入某基体后，除了层错能大小会变化，层错 区的宽窄也跟着伸缩，从而使扩张位错的分解或合成所需的外力也要 变化外，溶质原子在层错区和基体的溶解度是不一样的。晶体发生塑 性变形时，当扩张位错沿滑移面平移的时候，以及它分解、合成、交 集的时候，上述浓度的差异并不能和扩张位错的运动作同步的变化。 由于塑性变形破坏了这种热力学的平衡，所以位错的运动同样要求外 界提供更大的能量。
二、材料的强化
（4）沉淀强化
在各种工业部门（特别是航空工业）中，高强度铝合金已经得到广 泛的应用。以铝为基的材料取得高强度的基本途径之一是依靠铝的 过饱和固溶体的时效硬化。
铝-铜合金的时效
二、材料的强化
（4）沉淀强化
时效处理经过三个步骤：
① 固溶：首先将合金加热到溶解度曲线以上的α单相区，以获得均匀的 α固溶体；
金属强化方法
形变硬化 合金强化 细晶强化 化学强化 沉淀强化。。。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、材料的强化
（1）形变硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
举例1：高强度冷拔钢丝，它是工业上强度最高的钢铁制 品，抗拉强度可以达到4000MPa, 这就是用强烈冷变形的方 法取得的。 举例2：下图为冷变形对工业纯铜性能的影响，随变形量 增大，铜的屈服强度与抗拉强度提高，而塑性下降。
⑤ 无论是短程有序的还是偏聚状态的固溶体，在塑性变形的同时，其 有序区域或偏聚区域将遭到破坏。引起这种稳定状态破坏的塑性变形 是要付出更多的能量作为代价的。
二、材料的强化
（3）固溶强化
固溶强化的特点：
（1）溶质原子的原子数分数越大，强化作用越大；
（2）溶质原子与基体金属原子尺寸相差越大，强化作用越大； （3）间隙型溶质原子比置换原子有更大的固溶强化作用； （3）溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化越明显。
二、材料的强化
（2）细晶强化 晶界强化的原因
① 由于晶界两边的晶粒取向不同，滑移一般难以从一个晶粒直接传播 到取向有差异的另一个晶粒上； ② 但多晶体变形必须满足连续性条件（以保持各晶粒之间微观的连续 性），为了使邻近的晶粒也发生滑移，就必须外加以更大的力，因 此，晶界就是滑移的障碍； ③ 也说明晶界阻碍变形的能力并不是晶界自身拥有很高的强度； ④ 在金属强化中，大角度晶界起的作用是主要的。
多滑 移过程
单晶体的典型加工硬化曲线：τ~θ 曲线的斜 率θ=d τ/d θ称为“加工硬化速率”
二、材料的强化
（2）细晶强化
晶界的定义
① 晶界存在于多晶体中，指周期性排列的点阵的取向发生突然转
折的区域； ② 根据点阵取向的突变程度不同和转折区域构造的差异，一般分
为大角度晶界和小角度晶界；
③ 对于纯金属多晶体中大角晶界的厚度大约为几个原子间距，但 含有异类原子的合金的晶界厚度则大得多。
得多，但缺乏韧性，会脆断，所以陶瓷材料要解决的是增韧的问题。
一、问题的提出
材料强化
发生了 什么？
一、问题的提出
材料强化
滑移
一、问题的提出
思考： 位错与材料强度存在怎样的关系？
金属晶体中的位错数量愈少，则其强度愈高。
一、问题的提出
材料强化
发生了 什么？
一、问题的提出
思考： 位错与材料强度存在怎样的关系？
二、材料的强化
从理论上来看，提高材料强度有两条途径： ① 完全消除内部的位错和其它缺陷，使材料的强度接近理论强度。 ② 在材料中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动。
第二种方法：设法在金属中引入大量的晶体缺陷，大大增加位错之间、 位错和其它晶体缺陷之间的交互作用，从而阻碍位错的运动，导致金 属抗变形能力被大大提高。
一、问题的提出
纳米铜的室温超塑性
金属材料有较好的韧性，可以拉伸得很长，但是强度不高，所以
对金属材料而言，需要增加的是强度，强化成为关键的问题。
一、问题的提出
故宫宋代哥窑青釉葵瓣口盘损坏
而陶瓷材料本身的强度很高（共价键强度高，能量大，断键难，能
形成稳定的晶格结构，位错的滑移很困难），其弹性模量比金属高
三.陶瓷材料的增韧
思考： 针对陶瓷断裂的主要原因，采取哪些措施可以 阻止裂纹扩展，从而起到增韧作用？
三.陶瓷材料的增韧
相变增韧
微裂纹增韧 裂纹偏折和弯曲增韧 裂纹分支增韧 桥联与拔出增韧 延性颗粒增韧 残余热应力增韧 压电效应损耗能量增韧
电畴翻转增韧
复合韧化机制
成了位错的塞积；
② 位错交织所产生的阻力； ③ 形成割阶引起的阻力（两个不平行柏氏矢量
的位错在交织过程中在一位错上产生短位错）；
④ 割阶运动引起的阻力。
一、问题的提出
金属强度随位错密度继续增大而上升的机理？
位错塞积和位错网络
二、材料的强化
从理论上来看，提高材料强度有两条途径： ① 完全消除内部的位错和其它缺陷，使材料的强度接近理论强度。 ② 在材料中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动。
二、材料的强化
（1）形变硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
二、材料的强化
（1）加工硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
例如：一根铜丝经过适当弯折后会变硬，这是因为发生的塑性形 变产生了大量的位错，位错密度的提高使得金属强度提高。
发生多 单 滑 移 ， 系滑移， 位错移动 位错运动 和增殖所 困难 遇到的阻 力很小
三.陶瓷材料的增韧
最原始的增韧方法—层状增韧
一枝易折弯,几枝竹断节难
层状结构复合陶瓷模型和独石结 构陶瓷模型的载荷--位移曲线
三.陶瓷材料的增韧
思考： 陶瓷断裂的主要原因？
陶瓷的断裂主要是由于裂纹扩展导致的，那么如何阻止
裂纹扩展呢？
① 分散裂纹尖端应力； ② 消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒； ③ 转换裂纹扩展的能量。
（3）固溶强化 应 力 固溶体 纯金属
合金的应变强 化能力比纯金 属要高，Why?
应变
位错机理：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位 错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与 硬度增加。
二、材料的强化
（3）固溶强化
① 因溶剂和溶质原子的尺寸差异而在固溶体内引起的弹性应力场。 它除了增加位错运动的摩擦阻力外，在“稀”的固溶体中突出地表现 在对位错的钉扎作用上。 ② 由于溶质原子的溶入，合金的弹性模量会发生变化，特别是在位 错的周围形成原子气团之后，弹性常数的变化使位错应力场也发生变 化，从而会引起位错和溶质原子间更大的交互作用能； ③ 电子浓度因素：电子对应力场同样是敏感的。在有弹性应力场的 晶体缺陷区域电子会较多地集中到张应力地段，这样就产生了电偶极
第一种方法目前已制出无位错高强度的晶须，但实际应用还存在困难。 因为这样获得的高强度是不稳定的，对于操作效应和表面情况非常敏 感，而且一旦位错产生后，强度就大大下降。在实际生产中，强化材 料走的是第二种途径。
晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成
的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不 含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴 等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于 完整晶体的理论值。
三.陶瓷材料的增韧
3.1相变增韧
三.陶瓷材料的增韧
3.1相变增韧
ZrO2 颗粒弥散在其他陶瓷(包括ZrO2 本身)基体中，由于两者具有不 同的热膨胀系数，烧结完成后，在冷却过程中，ZrO2颗粒周围则有不 同的受力情况，当它受到压抑，四方相ZrO2（t-ZrO2）的相变也将受到 压抑。使得瓷体中部分t- ZrO2 在烧成冷却过程中以亚稳态保存下来。 在室温时, ZrO2 颗粒仍以四方相存在, 它有一种力图膨胀而变成单斜 相的自发倾向； 当外力作用时, 陶瓷的内应力可使四方相的ZrO2粒子解除约束,发生四 方相ZrO2( t- ZrO2) 转变成单斜相( m- ZrO2) 的马氏体相变, 引起体积膨 胀。
二、材料的强化
（4）沉淀强化
沉淀强化机理：
1) 切断
增加的相界面
这种情形多数出现在质点与基体仍然存在着共格联系的情况下; 增加表面能;当一个大小为b的位错通过质点后,在质点两边增加表面; 质点的弹性模量大于基体,因而位错切过质点后需要附加的能量; 相界面的弹性应力场也是位错前进的阻力;
二、材料的强化
（4）沉淀强化
沉淀强化机理： 2) 绕过: 当质点长大到其尺寸已经 使位错难以借切断的方式 通过的时候,位错就只能 用绕过的方式前进了。此 时，一般质点与基体没有 共格联系。
当质点较大时，位错采取绕过机制越过质点
二、材料的强化
（5）弥散强化
如果材料中添加的合金元素太多，以致超过了其溶解度，就会出 现第二相，形成两相合金。在这两种相之间的界面上的原子排列不 再具有晶格完整性。在金属等塑性材料中，这些相界面会阻碍位错 的滑移，从而使材料得到强化，这就是弥散强化的由来。 在弥散强化合金中，一定存在着一种以上的相 ，含量大的连续 分布的相称为基体，而第二相则一般是数量较少的析出物。
陶瓷材料的强化和增韧
强化和增韧
一.问题的提出
二.材料的强化
三.陶瓷材料的增韧
一、问题的提出
人们在利用材料的力学性质时，总是希望所使用的材料
既有足够的强度，又有较好的韧性。但通常的材料往往二
者只能居其一，要么是强度高，韧性差；要么是韧性好， 但强度却达不到要求。寻找办法来弥补材料各自的缺点， 这就是材料强化和增韧所要解决的问题。
② 急冷：在固溶温度，合金中只含α相。将其急冷至室温时，原子没有 足够的时间扩散至其潜在的形核位置，因而θ相无法形成。急冷后，合 金中依然只含α相，此时，α相中的含铜量大大超过其溶解度，是一种过 饱和固溶体。这是一种非平衡结构。 ③ 时效。将过饱和的α相加热到低于溶解度曲线的某一温度进行保温， 这一温度即为时效温度。在平衡相θ相形成之前，非平衡相区和θ’会形 成。它们与基体是共格的。共格析出相原子面与基体原子面是连续过渡 的，基体晶格在很大区域中发生畸变。当位错移动时，即使经过共格析 出相的附近区域，也会大大受阻。从而产生强化。
另外一点很重要，细化晶粒在提高金属强度的同时，也使其塑性与
韧性得以提高（通常结构和工具材料对热处理后晶粒度的要求不是 出于强度上的考虑，而是希望在韧性方面取得一点点好处）。
晶粒愈细，单位体积中晶粒愈多，变形时，同样的变形量便可分散
到更多的晶粒中，产生较均匀的变形而不致造成局部应力集中，引
二、材料的强化
二、材料的强化
思考：
陶瓷材料的强化途径有哪些？其机理是什么？
三.陶瓷材料的增韧
陶瓷材料的致命缺点是脆性，低可靠性和低重复性，这些
不足严重影响了陶瓷材料的应用范围。
只有改善陶瓷的断裂韧性，实现材料强韧化，提高其可靠
性和使用寿命，才能使陶瓷材料真正地成为一种广泛应用
的新型材料。
因此，陶瓷增韧技术一直是陶瓷研究的热点。
由位错参与塑性变形过程似乎可以得到另一结论， 即金属中位错愈多，滑移过程愈易于进行，其强 度也愈低。事实并不是这样，如下图所示。
一、问题的提出
理论强度 金 属 材 料 的 强 度
晶须强度
实际金属强度
强化金属
纯金属 位错和其它畸变的密度
一、问题的提出
金属强度随位错密度继续增大而上升的机理？
主要是因为位错密度继续增加时，位错之间会产生相互作用： ① 应力场引起的阻力，如位错塞积，当大量位错从一个位错源中 产生并且在某个强障碍（晶界、析出物等）面前停止的时候就构
二、材料的强化
（2）细晶强化 晶界强化现象
左图为仅由两个晶粒构成的试样，在经过拉伸 变形后会出现明显的“竹节”现象，即试样在 远离夹头和晶粒中部出现明显的颈缩，而在晶 界附近则难以变形。
由于晶界附近为两晶粒晶格位向的过渡之处， 原子排列紊乱；
晶界处的杂质原子较多，增大了晶格畸变； 因而位错在晶界附近的滑移阻力大，故难以 发生变形。
二、材料的强化
（2）细晶强化 霍尔-佩奇公式：
s
i kyd
1 2
ky是与材料有关、与晶粒大小无关的常数； d为晶粒直径； σi是位错在单晶体中运动时的摩擦阻力，它与晶粒大小无关。
晶界是位错运动的障碍，因而晶粒愈细小，晶界的总面积愈大，位
错的运动愈困难，材料的强度也因为发生的塑性形变产生了大量的位 错，位错密度的提高使得金属强度提高。就愈高。
子的作用，溶质原子与带电荷的位错区域之间就有电交互作用，从而
促使溶质更倾向于在位错的周围偏聚；
二、材料的强化
（3）固溶强化
④ 层错能比较低的晶体点阵中存在有堆垛层错，堆垛层错的结构与基 体并不相同。异类原子溶入某基体后，除了层错能大小会变化，层错 区的宽窄也跟着伸缩，从而使扩张位错的分解或合成所需的外力也要 变化外，溶质原子在层错区和基体的溶解度是不一样的。晶体发生塑 性变形时，当扩张位错沿滑移面平移的时候，以及它分解、合成、交 集的时候，上述浓度的差异并不能和扩张位错的运动作同步的变化。 由于塑性变形破坏了这种热力学的平衡，所以位错的运动同样要求外 界提供更大的能量。
二、材料的强化
（4）沉淀强化
在各种工业部门（特别是航空工业）中，高强度铝合金已经得到广 泛的应用。以铝为基的材料取得高强度的基本途径之一是依靠铝的 过饱和固溶体的时效硬化。
铝-铜合金的时效
二、材料的强化
（4）沉淀强化
时效处理经过三个步骤：
① 固溶：首先将合金加热到溶解度曲线以上的α单相区，以获得均匀的 α固溶体；
金属强化方法
形变硬化 合金强化 细晶强化 化学强化 沉淀强化。。。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、材料的强化
（1）形变硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
举例1：高强度冷拔钢丝，它是工业上强度最高的钢铁制 品，抗拉强度可以达到4000MPa, 这就是用强烈冷变形的方 法取得的。 举例2：下图为冷变形对工业纯铜性能的影响，随变形量 增大，铜的屈服强度与抗拉强度提高，而塑性下降。
⑤ 无论是短程有序的还是偏聚状态的固溶体，在塑性变形的同时，其 有序区域或偏聚区域将遭到破坏。引起这种稳定状态破坏的塑性变形 是要付出更多的能量作为代价的。
二、材料的强化
（3）固溶强化
固溶强化的特点：
（1）溶质原子的原子数分数越大，强化作用越大；
（2）溶质原子与基体金属原子尺寸相差越大，强化作用越大； （3）间隙型溶质原子比置换原子有更大的固溶强化作用； （3）溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化越明显。
二、材料的强化
（2）细晶强化 晶界强化的原因
① 由于晶界两边的晶粒取向不同，滑移一般难以从一个晶粒直接传播 到取向有差异的另一个晶粒上； ② 但多晶体变形必须满足连续性条件（以保持各晶粒之间微观的连续 性），为了使邻近的晶粒也发生滑移，就必须外加以更大的力，因 此，晶界就是滑移的障碍； ③ 也说明晶界阻碍变形的能力并不是晶界自身拥有很高的强度； ④ 在金属强化中，大角度晶界起的作用是主要的。
多滑 移过程
单晶体的典型加工硬化曲线：τ~θ 曲线的斜 率θ=d τ/d θ称为“加工硬化速率”
二、材料的强化
（2）细晶强化
晶界的定义
① 晶界存在于多晶体中，指周期性排列的点阵的取向发生突然转
折的区域； ② 根据点阵取向的突变程度不同和转折区域构造的差异，一般分
为大角度晶界和小角度晶界；
③ 对于纯金属多晶体中大角晶界的厚度大约为几个原子间距，但 含有异类原子的合金的晶界厚度则大得多。
得多，但缺乏韧性，会脆断，所以陶瓷材料要解决的是增韧的问题。
一、问题的提出
材料强化
发生了 什么？
一、问题的提出
材料强化
滑移
一、问题的提出
思考： 位错与材料强度存在怎样的关系？
金属晶体中的位错数量愈少，则其强度愈高。
一、问题的提出
材料强化
发生了 什么？
一、问题的提出
思考： 位错与材料强度存在怎样的关系？
二、材料的强化
从理论上来看，提高材料强度有两条途径： ① 完全消除内部的位错和其它缺陷，使材料的强度接近理论强度。 ② 在材料中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动。
第二种方法：设法在金属中引入大量的晶体缺陷，大大增加位错之间、 位错和其它晶体缺陷之间的交互作用，从而阻碍位错的运动，导致金 属抗变形能力被大大提高。
一、问题的提出
纳米铜的室温超塑性
金属材料有较好的韧性，可以拉伸得很长，但是强度不高，所以
对金属材料而言，需要增加的是强度，强化成为关键的问题。
一、问题的提出
故宫宋代哥窑青釉葵瓣口盘损坏
而陶瓷材料本身的强度很高（共价键强度高，能量大，断键难，能
形成稳定的晶格结构，位错的滑移很困难），其弹性模量比金属高
三.陶瓷材料的增韧
思考： 针对陶瓷断裂的主要原因，采取哪些措施可以 阻止裂纹扩展，从而起到增韧作用？
三.陶瓷材料的增韧
相变增韧
微裂纹增韧 裂纹偏折和弯曲增韧 裂纹分支增韧 桥联与拔出增韧 延性颗粒增韧 残余热应力增韧 压电效应损耗能量增韧
电畴翻转增韧
复合韧化机制
成了位错的塞积；
② 位错交织所产生的阻力； ③ 形成割阶引起的阻力（两个不平行柏氏矢量
的位错在交织过程中在一位错上产生短位错）；
④ 割阶运动引起的阻力。
一、问题的提出
金属强度随位错密度继续增大而上升的机理？
位错塞积和位错网络
二、材料的强化
从理论上来看，提高材料强度有两条途径： ① 完全消除内部的位错和其它缺陷，使材料的强度接近理论强度。 ② 在材料中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动。
二、材料的强化
（1）形变硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
二、材料的强化
（1）加工硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
例如：一根铜丝经过适当弯折后会变硬，这是因为发生的塑性形 变产生了大量的位错，位错密度的提高使得金属强度提高。
发生多 单 滑 移 ， 系滑移， 位错移动 位错运动 和增殖所 困难 遇到的阻 力很小
三.陶瓷材料的增韧
最原始的增韧方法—层状增韧
一枝易折弯,几枝竹断节难
层状结构复合陶瓷模型和独石结 构陶瓷模型的载荷--位移曲线
三.陶瓷材料的增韧
思考： 陶瓷断裂的主要原因？
陶瓷的断裂主要是由于裂纹扩展导致的，那么如何阻止
裂纹扩展呢？
① 分散裂纹尖端应力； ② 消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒； ③ 转换裂纹扩展的能量。
（3）固溶强化 应 力 固溶体 纯金属
合金的应变强 化能力比纯金 属要高，Why?
应变
位错机理：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位 错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与 硬度增加。
二、材料的强化
（3）固溶强化
① 因溶剂和溶质原子的尺寸差异而在固溶体内引起的弹性应力场。 它除了增加位错运动的摩擦阻力外，在“稀”的固溶体中突出地表现 在对位错的钉扎作用上。 ② 由于溶质原子的溶入，合金的弹性模量会发生变化，特别是在位 错的周围形成原子气团之后，弹性常数的变化使位错应力场也发生变 化，从而会引起位错和溶质原子间更大的交互作用能； ③ 电子浓度因素：电子对应力场同样是敏感的。在有弹性应力场的 晶体缺陷区域电子会较多地集中到张应力地段，这样就产生了电偶极
第一种方法目前已制出无位错高强度的晶须，但实际应用还存在困难。 因为这样获得的高强度是不稳定的，对于操作效应和表面情况非常敏 感，而且一旦位错产生后，强度就大大下降。在实际生产中，强化材 料走的是第二种途径。
晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成
的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不 含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴 等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于 完整晶体的理论值。
三.陶瓷材料的增韧
3.1相变增韧
三.陶瓷材料的增韧
3.1相变增韧
ZrO2 颗粒弥散在其他陶瓷(包括ZrO2 本身)基体中，由于两者具有不 同的热膨胀系数，烧结完成后，在冷却过程中，ZrO2颗粒周围则有不 同的受力情况，当它受到压抑，四方相ZrO2（t-ZrO2）的相变也将受到 压抑。使得瓷体中部分t- ZrO2 在烧成冷却过程中以亚稳态保存下来。 在室温时, ZrO2 颗粒仍以四方相存在, 它有一种力图膨胀而变成单斜 相的自发倾向； 当外力作用时, 陶瓷的内应力可使四方相的ZrO2粒子解除约束,发生四 方相ZrO2( t- ZrO2) 转变成单斜相( m- ZrO2) 的马氏体相变, 引起体积膨 胀。
二、材料的强化
（4）沉淀强化
沉淀强化机理：
1) 切断
增加的相界面
这种情形多数出现在质点与基体仍然存在着共格联系的情况下; 增加表面能;当一个大小为b的位错通过质点后,在质点两边增加表面; 质点的弹性模量大于基体,因而位错切过质点后需要附加的能量; 相界面的弹性应力场也是位错前进的阻力;
二、材料的强化
（4）沉淀强化
沉淀强化机理： 2) 绕过: 当质点长大到其尺寸已经 使位错难以借切断的方式 通过的时候,位错就只能 用绕过的方式前进了。此 时，一般质点与基体没有 共格联系。
当质点较大时，位错采取绕过机制越过质点
二、材料的强化
（5）弥散强化
如果材料中添加的合金元素太多，以致超过了其溶解度，就会出 现第二相，形成两相合金。在这两种相之间的界面上的原子排列不 再具有晶格完整性。在金属等塑性材料中，这些相界面会阻碍位错 的滑移，从而使材料得到强化，这就是弥散强化的由来。 在弥散强化合金中，一定存在着一种以上的相 ，含量大的连续 分布的相称为基体，而第二相则一般是数量较少的析出物。