第十章材料的强化.ppt
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1、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
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:s=+Kyd-1/2,3、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 和位错密度的关系:,培莱-
3、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: 曲线的斜率=d /d 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,I 很低,约为10-4G数量级。 II线性硬化阶段:发生多系滑移,位错运动困难,II 远大于I 约为 G/100G/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,III 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,
4、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,扩展位错切过粒子时,其宽度会产生变化,引起能量升高,从而强化。 E 由于基体和粒子中滑移面的取向不一致,螺型位错线切过粒子时必然产生一割阶,
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