第3章 首饰贵金属材料的强化技术.ppt

第三章 首饰贵金属材料的强化技术 第一节 贵金属材料冷变形强化技术 1 冷变形 金属材料在再结晶温度以下的变形称为冷变形 冷变形包括：冷拉拔、冷挤压、冷煅、冷轧和冷捶打。 冷变形后，金属的抗拉强度、硬度均有大幅度提升，但是有可能造成延展率的急速下降 2 原理 贵金属内部位错增大，而且位错互相编结，并形成胞状结构阻碍位错运动，使不能唯一的位错数量增加，以致需要更大的力才能使位错克服障碍运动。变形量越大，材料的变形抗力，即强度越高 第2节 贵金属合金固溶强化技术 1 固溶强化 合金元素（溶质）固溶剂到基体金属（溶剂）中形成固溶体是，贵金属合金材料的强度、硬度一般都会得到提高，这种过程称为固溶强化。 2 原理 a 当合金元素溶入基体金属后，使基体金属的位错密度增大，同时晶格发生畸变，畸变所产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用 b合金元素的原子还会改变固溶体的弹性系数，扩散系数，内聚力和原子的排列缺陷，使位错线弯曲，使位错运动阻力增大，从而是合金材料得到强化 （3）影响因素 a 原子尺寸差 b 合金元素负电性 c 弹性模量大小的差错度 d 基体强化效果好、固溶度 第3节 贵金属合金沉淀强化技术 时效处理：将淬火后的金属工件置于室温或较高温度下保持适当时间，以提高金属强度的金属热处理工艺。 弥散强化（沉淀强化）：弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段 弥散强化相：不溶于基体金属的超细第二相(强化相)强化的金属材料 弥散强化-原理 ：强化相弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材料在高温下的力学性能。为此，对弥散强化微粒有如下要求：微粒尺寸要尽可能小(0.01～0.05μm)，微粒的间距要达到最佳程度（0.1～0.5μm）,在基体中分布要均匀；此外，微粒与基体金属不相互作用，在高温下微粒相互集聚的倾向性要小。这样就能使材料在直至接近熔点的高温下，即采用合金化和热处理已难起强化作用的情况下，仍能保持一定强度。弥散强化相含量一般小于10％。 第4节 贵金属材料细化组织强化技术 1 材料细化 通过热处理的手段细化金属或其合金的组织，达到提高材料的力学性能的过程，称为细化组织强化。 2 原理 由于多晶材料的晶界上原子排列错乱，杂质富集，并有大量的位错、孔洞等缺陷，而且晶界两侧的晶粒位向不同，所有这些都将阻碍位错从一个晶粒向另一个晶粒运动，晶粒越细，单位体积内的晶界面积就越大，对位错的运动阻力也越大，因而合金强度越高 所以，一般情况下，材料组织越粗大，分布越不均匀，力学性能越差；组织越细，尺寸越均匀，其力学性能越好 3 组织强化特点 不但提高了材料的硬度、强度而且还提高了材料的韧性和伸长率。可以综合地提高材料的力学性能，它是金属材料的常用强韧化方式 4 变质处理 适用于铸造合金，即浇注前在金属溶液中加入微量的被称为变质剂的元素或化合物，使金属溶液的结晶过程受到影响，其目的是使晶体的结晶成核率速率大大加快，或使晶体的长大速度缓慢，从而结晶为组织细小的晶体。 变质处理方法： a 在金属溶液中加入适当的难溶质点（或与基体金属形成难熔化合物微粒的元素）成为非自发晶核，由于晶核数目大量增加，溶液结晶为细晶粒 b在金属溶液中加入微量的、易熔的表面活性物质（如镍）。这种物质能被吸附在所形成的微小晶体的表面上，把晶体溶液隔开，阻碍晶体长大 c在金属溶液中加入微量的、对初生晶粒有化学作用从而改变其结晶性能的物质，可以使初生晶体的形状改变 第5节 贵金属材料其他强化工艺技术 1 贵金属强化工艺途径 a 尽量增加晶体缺陷，以阻止位错运动，抑制位错源的活动 b 尽可能地减少晶体中的位错及其他缺陷，使晶体接近于理想的完整状态，此时，材料变形不能依靠位错运动，滑移面上所有原子必须同时移动 2 其他强化工艺 a 固溶体有序化 b 使晶体完整，如晶须 第6节 提高金属材料及其合金耐腐蚀性的途径 1电化学腐蚀基本原理 阳极：M Mn++ne 阴极： D+e (D.e) 电极电位：金属浸于电解质溶液中，显示出电的效应，即金属的表面与溶液间产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。 金属电极电位由低到高： 镁、铝、钛、镍、氢、铜、汞、银、钯、铂 2 金属及合金的电化学腐蚀 （1）成分、组织、结构不均匀引起的电化学腐蚀 a 两相合金引起的电化学腐蚀 b