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合金强化
合金强化是一个比较大而广泛的概念,大致上可理解为在金属中加入合金元素,并提高合金的强度;具体说是提高金属抵抗范性形变能力的有效和常用方法。
固溶强化
溶解在固溶体中的合金元素引起的强化称为固溶强化。基本的情况是合金元素的原子无序地分布在基体中,构成均匀的单相固溶体。由于合金原子与位错之间存在着力学的、化学的以及电学的相互作用,而相互作用能又是位错与溶质原子相对位置的函数,滑移面上的位错就如同处在混乱分布的大大小小的能峰与能谷之间,构成了位错滑移的障碍,全部相互作用的统计效果决定着驱使位错运动所必须的应力。碳在钢的马氏体中的作用可以作为这种机制的一个例子。若温度和时间条件允许,溶质原子趋向于扩散到能量有利的位置,结果在位错周围会形成溶质原子气团,成为有成分偏聚的固溶体。在这种情况下,无论位错先从气团中挣脱出来再运动,还是拖着溶质原子气团一起运动,都需要外力做更多的功。这些过程与钢中的明显屈服点、应变时效和蓝脆现象有密切关系。超级不锈钢、双相不锈钢、镍基合金钢
第二相质点强化
在合金中常常用弥散的第二相质点来提高强度,高强度对应于第二相质点尺寸不大,且呈高度弥散分布的状态,这些第二相往往是金属化合物或氧化物,比基体硬得多。如第二相质点是利用固溶体脱溶沉淀产生的,称沉淀强化。在高强度铝合金、钢、镍基高温合金中广泛地应用着这种强化方法。沉淀化机制与产生沉淀质点的时效处理有关(见固溶体的脱溶分解),典型的发展过程可描述如下。合金的起始强度相当于过饱和固溶体。沉淀初期新相与基体共格,尺寸很小弥散,屈服强度决定于位错切过沉淀相所需克服的阻力,包括共格应力、沉淀相内部结构和相界面效应等因素的贡献。随着新相的长大,以及界面和内部结构的变化,位错切割沉淀相质点逐渐困难。按奥罗万机制,当位错线能够达到的曲率半径与滑移面上粒子间距相当时,位错会以类似于弗兰克-里德源的形式绕过障碍粒子,而在第二相粒子上留下一个位错圈。这时质点间距成为控制屈服强度的主要因素,在时效后期屈服强度有随时效时间延长而降低的现象。