第七章粉末材料的孔隙性能与复合材料的强韧化讲解.ppt

课外请大家比较汞压入法和气体吸附法的原理和适用范围。 在切应力τ作用下，位错线和一系列障碍相遇将弯曲成圆弧形，圆弧的半径取决于位错所受作用力和线张力的平衡。在障碍处位错弯过角度 θ，障碍对具有柏氏矢量b的位错的作用力F将与位错的线张力T保持平衡。 位错线的平衡 如果用线张力的近似值 （G是切变模量），临界 切应力 （λ是位错线上粒子的间距） 从此式可以看出，屈服应力与粒子间距成反比，粒子间越小，材料的屈服强度越大。 烧结铝屈服应力与粒子间距的关系 b. 安塞尔-勒尼尔机构 安塞尔等人对弥散强化合金的屈服提出了另一个位错模型。他们把由于位错塞积引起的弥散第二相粒子断裂作为屈服的判据。当粒子上的切应力等于弥散粒子的断裂应力时，弥散强化合金便屈服。 由于位错塞积而在一个弥散第二相粒子上的切应力可 认为等于 对一个粒子起作用的位错数取决于粒子间距 第二相粒子上的切应力 使弥散粒子断裂的极限应力与粒子的切变模量成正比 弥散强化两相合金的屈服应力为 3）柏氏矢量是位错的重要因素，屈服强度的大小直接与位错有关。 1)屈服应力与基体和弥散相的切变模量的平方根的积 成正比，也就是说与基体和弥散相的本性有关。 2)屈服应力与粒子间距的平方根成反比，这也符合实 验结果。 （2）蠕变问题 金属在恒定应力下，除瞬时形变外还要发生缓慢而持续的形变，称为蠕变。对于蠕变，弥散粒子的强化有两种情况。 安塞尔和威特曼推导了低应力和高应力情况下的蠕变速率。 （a）弥散相是位错的障碍，位错必须通过攀移始能越过障碍。显然，位错扫过一定面积所需的时间比纯金属要长，因而蠕变速率降低。 （b）第二相粒子沉淀在位错上阻碍位错的滑移和攀移　 　这种具有弥散相的合金的抗蠕变能力与抗回复能力有对应关系。 形变Cu和Cu-Al2O3合金的软化 被弥散相质点钉扎的位错网示意图 影响弥散强化材料强度的因素 弥散强化材料的强度不但取决于基体和弥散相的本性，而且决定于弥散相的含量、粒度、分布、形态以及弥散相与基体的结合情况，同时也与工艺（如加工方式，加工条件）有关。下面分别加以讨论。 1. 弥散相和基体的性质 a) 弥散相的性质　　 根据以上讨论，弥散相粒子稳定而不长大是强化的前提 之一。 对同一基体而言，弥散相不同会有不同的强化效果。 弥散相要求具有高的化学稳定性、高的熔点，从热力学来说，要求弥散相的生成自由能负值大。 弥散相要求具有高的结构稳定性。 b) 基体的性质　 不同的金属具有不同的属性。就同种金属来看，纯金属的强度就不如固溶体的大，如果使基体合金化形成固溶体，则强度会有提高。 不同Ni合金的强度 Cr对TD-Ni抗氧化性的影响 2. 弥散相的几何因素和形态 弥散相的含量、粒度和粒子间距互相是有联系的。当含量一定时，粒子愈细，则粒子数愈多， 因而粒子间距也就愈小。这些弥散相的几何因素是影响材料强度的重要因素。 克雷门斯研究三者的关系如下 a) 弥散相的含量　 Al2O3含量对烧结铝性能的影响 大量实践证明，弥散相的含量一般可在的范围内选用。 Ni-ThO2合金的性能 b) 弥散相的粒度和粒子间距 当弥散相含量一定时，粒子愈细，粒子间距也就愈小，弥散强化材料的屈服强度也愈大。 弥散强化材料要求弥散相均匀分布于基体中，这与生产方法有关。分布不均匀，就会导致弥散相的聚集和粒子间距的增大，结果材料性能下降。 粒子间距与粒子大小常为同一数量级，一般粒子大小范围为0.1～0.01 μm。 3.弥散相与基体之间的作用 a) 弥散相在基体中要求几乎不溶解，与基体不发生化学反应。 b) 基体与弥散相之间的界面能要求小。二者之间的界面能低意味着两相接合较好，这是粒子阻碍位错运动所需要的。 4. 压力加工 在生产弥散强化材料的过程中，一般采用热挤压工序。热挤压可以提高材料的密度，更重要的是使材料发生高速应变，贮存大量的能量而强化材料。 5. 生产方法 除了上述主要方面的因素外，不同生产方法制取的弥散强化材料可以有不同的性能。因此，在确定成分后，也要根据具体条件采用适当的生产方法。 综合以上影响性能因素，可以得出： 为了提高材料的强度性能，除了正确选择合金成分外，还要在一定范围内提高弥散相的含量，减小弥散相的粒度和粒子间距，使弥散相均匀分布于基体中，并采用大的加工形变。但必须指出，在实践中不能片面强调某一方面，因为随着强度、硬度的提高，延性和其他某些性能可能降低，同时还要考虑到经济效果与资源条件。 弥散强化材料的性能 1. 再结晶温度高，组织稳定 弥散强化铜的再结晶温度 2. 屈服强度和抗拉强度高 烧结铝SAP与Y合金抗拉 强度的比较 TD-Ni与几种耐火材料 高温屈服强度的比较 * * 第六章 粉末材料的孔隙性能与复合材料的强韧化 1. 概述 2. 粉末材料的