简述金属材料的强化机制有哪些?

如题所述

主要有:细晶强化 固溶强化 第二相强化  加工硬化

详细介绍:

细晶强化 

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化,工业上将通过细化晶粒以提高材料强度

定义

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为 细晶强化,工业上将通过细化晶粒以提高材料强度 。

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。这是因为细 晶粒受到外力发生 塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细, 晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为 细晶强化。

晶粒越细小, 位错集群中位错个数(n)越小,根据τ=nτ0,应力集中越小,所以材料的强度越高;

细晶强化的强化规律,晶界越多,晶粒越细,根据霍尔-配奇关系式,晶粒的平均值(d)越小,材料的屈服强度就越高。

固溶强化 :

基本内容

由于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,这种现象叫固溶强化现象。

融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。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时,可提高材料的强度和硬度,而其韧性和塑性却有所下降。

第二相强化 :

基本内容

复相合金与单相合金相比,除基体相以外,还有第二相存在。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时,将会产生显著的 强化作用,这种强化作用称为第二相强化。第二相强化的主要原因是它们与 位错间的交互作用,阻碍了位错运动,提高了合金的变形抗力。

加工硬化 :

加工硬化(英文:work hardening),指随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降的现象,又称冷作硬化。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。

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