2.1固溶強化:
少是純金屬,一般都要合金化。合金化的主要目的之一是產(chǎn)生固溶強化,另外,也可能產(chǎn)生沉淀強化、細化晶粒強化、相變強化和復相強化等,這要看合金元素的作用和熱處理條件而定。合金元素對基體的固溶強化作用決定于溶質(zhì)原子和溶劑原子在尺寸、彈性性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和其他物理化學(xué)性質(zhì)上的差異,此外,也和溶質(zhì)原子的濃度和分布有關(guān);固溶強化的實(shí)現主要是通過(guò)溶質(zhì)原子與位錯的交互作用。這些交互作用可分為四種:①溶質(zhì)原子與位錯的彈性交互作用;②電學(xué)交互作用;③化學(xué)交互作用;④幾何交互作用。
2.2形變強化:
隨著(zhù)塑性變形(或稱(chēng)范性形變)量增加,金屬的流變強度也增加,這種現象稱(chēng)為形變強化或加工硬化。形變強化是金屬強化的重要方法之一,它能為金屬材料的應用提供安全保證,也是某些金屬塑性加工工藝所必須具備的條件(如拔制)??梢宰C明,在拉伸過(guò)程中,縮頸開(kāi)始發(fā)生時(shí)的最大均勻形變量在數值上就等于材料的“形變強化指數”。同時(shí),人們把開(kāi)始形成縮頸時(shí)的強度命名為抗拉強度,也就是材料在塑性失穩時(shí)的流變強度。
形變強化是位錯運動(dòng)受到阻礙的結果。目前對金屬單晶體的形變強化機制已有一定了解,特別對面心立方純金屬研究較為深入。多晶金屬情況比較復雜,除晶界以外,晶粒取向也多種多樣,對其形變強化的細節至今還不很清楚??傊?,形變強化決定于位錯運動(dòng)受阻,因而強化效應與位錯類(lèi)型、數目、分布、固溶體的晶型、合金化情況、晶粒度和取向及沉淀顆粒大小、數量和分布等有關(guān)。溫度和受力狀態(tài)有時(shí)也是決定性的因素。
2.3沉淀強化與彌散強化:
過(guò)飽和固溶體隨溫度下降或在長(cháng)時(shí)間保溫過(guò)程中(時(shí)效)發(fā)生脫溶分解。時(shí)效過(guò)程往往是很復雜的,如鋁合金在時(shí)效過(guò)程中先產(chǎn)生GP區,繼而析出過(guò)渡相,最后形成熱力學(xué)穩定的平衡相。細小的沉淀物分散于基體之中,阻礙著(zhù)位錯運動(dòng)而產(chǎn)生強化作用,這就是“沉淀強化”或“時(shí)效強化”。
為了提高金屬,特別是粉末冶金材料的強度,往往人為地加入一些堅硬的細質(zhì)點(diǎn),彌散于基體中,稱(chēng)為彌散強化。從彌散質(zhì)點(diǎn)引起強化這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),沉淀強化與彌散強化并沒(méi)有大區別。但是,前一情況是內生的沉淀相,后一情況為外加質(zhì)點(diǎn);而且,在時(shí)效前期,沉淀相和基體之間往往保持共格或半共格關(guān)系,在每個(gè)細小沉淀物附近存在著(zhù)一個(gè)較大范圍的應力場(chǎng),與位錯發(fā)生交互作用,產(chǎn)生十分顯著(zhù)的強化作用。如果時(shí)效溫度提高或時(shí)間延長(cháng),則出現非共格產(chǎn)物,強化效應下降,以致于合金強度降低,稱(chēng)為“過(guò)時(shí)效”;最后產(chǎn)生平衡相。因為沉淀引起合金元素的貧化,此時(shí)合金材料的強度甚至低于固溶體狀態(tài)。彌散強化時(shí),外加的質(zhì)點(diǎn)在高溫使用過(guò)程中也會(huì )聚集、長(cháng)大以減少顆粒的表面能,同樣會(huì )引起軟化。
鏈接:金屬強化的機理與形式(一)
鏈接:金屬強化的機理與形式(三)