1、強韌化意義
1 提高材料的強度和韌性
2 節約材料,降低成本,增加材料在使用過程中的可靠性和延長服役壽命
3 提高金屬材料強度途徑
強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力增加材料內部的缺陷,提高強度
固溶強化
細晶強化
定義強化機理:晶界對位錯滑移的阻滯效應當位錯運動時,由於晶界兩側晶粒的取向不同,加之這裡雜原子較多,增大了晶界附近的滑移阻力,因而的滑移帶不能直接進入一側晶粒中晶界上形變要滿足協調性需要多個滑移系統同時動作,這同樣導致位錯不易穿過晶界,而是塞積在晶界處—晶粒越細,晶界越多,位錯阻滯效應越顯著,多晶體的強度就越高細晶強化
強化機理:晶界對位錯滑移的阻滯效應當位錯運動時,由於晶界兩側晶粒的取向不同,加之這裡雜質原子較多,增大了晶界附近的滑移阻力,因而的滑移帶不能直接進入一側晶粒中晶界上形變要滿足協調性需要多個滑移系統同時動作,這同樣導致位錯不易穿過晶界,而是塞積在晶界處—晶粒越細,晶界越多,位錯阻滯效應越顯著,多晶體的強度就越高
霍耳-配奇(hall-petch)關係式
第二相粒子強化分類
通過相變(熱處理)獲得析出硬化、沉澱強化或時效強化通過粉末燒結或內氧化獲得
瀰散強化
強化效果相粒子的強度、體積分數、間距、粒子的形狀和分布等都對強化效果有影響第二相粒子強化比固溶強化的效果更為顯著
第二相粒子強化
強化機理:不易形變的粒子,包括瀰散強化的粒子以及沉澱強化的大尺寸粒子
第二相粒子強化
強化機理:易形變的粒子,包括瀰散強化的粒子以及沉澱強化的大尺寸粒子
切過粒子引起強化的機制
短程互動作用
位錯切過粒子形成新的表面積,增加了介面能
位錯掃過有序結構時會形成錯排面或叫做反相疇,產生反相疇界能粒子與基體的滑移面不重合時,會產生割階; 粒子的派-納力τp-n高於基體等,都會引起臨界切應力增加長程互動作用(作用距離大於10b)
由於粒子與基體的點陣不同(至少是點陣常數不同),導致共格介面失配,從而造成應力場
第二相粒子強化的最佳粒子半徑
綜合考慮切過、繞過兩種機制,估算出第二相粒子強化的最佳粒子半徑rc=(g·b2)/(2·σs)
形變強化(加工硬化)
定義強化機理
金屬在塑性變形過程中位錯密度不斷增加,使彈性應力場不斷增大,位錯間的互動作用不斷增強,因而位錯的運動越來越困難—位錯強化
作用提高材料的強度
使變形更均勻
防止材料偶然過載引起破壞
形變強化(加工硬化)
不利方面
金屬在加工過程中塑性變形抗力不斷增加,使金屬的冷加工需要消耗更多的功率
形變強化使金屬變脆,因而在冷加工過程中需要進行多次中間退火,使金屬軟化,才能夠繼續加工
限制 使用溫度不能太高,否則由於退火效應,金屬會軟化
對於脆性材料,一般不宜利用應變硬化來提高強度效能
材料的韌性是斷裂過程的能量參量,是材料強度與塑性的綜合表現
當不考慮外因時,斷裂過程包括裂紋的形核和擴充套件。通常以裂紋形核和擴充套件的能量消耗或裂紋擴充套件抗力來標示材料韌性。
材料的韌性與金屬組織結構密切相關的,它涉及到位錯的運動,位錯間的彈**互作用,位錯與溶質原子和沉澱相的彈**互作用以及組織形態,其中包括基體、沉澱相和晶界的作用等
金屬材料韌性表徵及韌化原理
金屬材料韌性表徵
材料在外加負荷作用下從變形到斷裂全過程吸收能量的能力,所吸收的能量愈大,則斷裂韌性愈高
斷裂韌性
衝擊韌性
韌化原理
增加斷裂過程中能量消耗的措施都可以提高斷裂韌性
金屬材料韌化途徑
細化組織韌化
韌性相與脆性相的比例、分布基體韌性相纖維、晶須等
韌化工藝:
熔煉鑄造(減少缺陷)
熱處理韌化
壓力加工
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