材料的强化-材料科学基础-课件-西南石油大学-10.pdf

第十章 材料的强化 第十章 材料的强化 第一节 材料强化基本原理 第二节 材料韧化基本原理 韧性是材料变形和断裂过程中吸收能量的 能力，它是强度和塑性的综合表现； 强度是材料抵抗变形和断裂的能力， 塑性则表示材料断裂时总的塑变程度． 材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量 的多少表示韧性的高低． 金属材料缺口试样落锤冲击试验侧得的韧 性指标称为冲击韧性． 高分子材料冲击试验的韧性指标通常称为 冲击强度或冲击韧度．  第一节 材料强化基本原理 一、金属材料的强化原理 1、固溶强化 纯金属经适当的合金化后强度、硬 度提高的现象 根据强化机理可分为无序固溶体和有序固溶体 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。  2 、细晶强化 多晶体金属的晶粒通常是大角度晶界，相邻 取向不同的的晶粒受力发生塑性变形时，部分 晶粒内部的位错先开动，并沿一定晶体学平面 滑移和增殖，位错在晶界前被阻挡，当晶粒细 化时，需要更大外加力才能使材料发生塑性变 形，从而达到强化的目的。 霍尔-佩奇公式：σ=σ+K d-1/2 s y 3、位错强化 （1）晶体中的位错达到一定值后，位错间 的弹性交互作用增加了位错运动的阻力。 可以有效地提高金属的强度。 流变应力τ和位错密度的关系： 培莱-赫许公式  （2 ）加工硬化  定义：金属经冷加工变形后，其强度、硬度增加、塑 性降低。 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” FCC单晶体 的应力—应 变曲线 ·曲线明显可分为三个阶段： I ． 易滑移阶段：发生 单滑移，位错移动和 增殖所遇到的阻力很 小，θI 很低，约为 -4 10 G数量级。 II ．线性硬化阶段：发 生多系滑移，位错运 动困难，θII 远大于 θ约为 G/100— I G/300 ，并接近于一 常数。 III ．抛物线硬化阶段： 与位错的多滑移过程 有关，θIII 随应变增 加而降低，应力应变 曲线变为抛物线。 4 、沉淀相颗粒强化 当第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体相中 时，将产生显著的强化作用，通常将微粒分成不可变 形的和可变形的两类。 （1）可变形微粒的强化作用——切割机制 ·适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形 强化作用主要决定于粒子本身的性质以及其与基体的 联系，主要有以下几方面的作用： A ．位错切过粒子后产生新的界面，提高了界面能。 B ． 若共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后， 沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加 应力。 C ．由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产 生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。 D ．由于粒子的层错能与基体的不同，扩展位错切过