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第五章 材料的强韧化 材料的强韧化 《材料科学基础》第十章 To a materials scientist or materials engineer, design can be taken in several contexts： (1) designing new materials having unique property combinations. (2) selecting a new material having a better combination of characteristics for a specific application; choice of material cannot be made without consideration of necessary manufacturing processes (e.g., forming, welding, etc.) (3) developing a process for producing a material having better properties. 材料强韧性的有关概念 一、强度 材料抵抗变形和断裂的能力 二、塑性 表示材料发生塑性变形的难易程度 三、韧性 表示材料在变形和断裂过程中吸收能量的能力，是强 度和塑性的综合表现。 材料的强韧化 材料强化基本原理 材料强化基本原理 《材料科学基础》第十章第一节 材料的强韧化 金属材料、陶瓷材料、高分子材料力学性能不同 的根本原因是结合键和原子排列方式的不同。 材料的强韧化 金属材料、陶瓷材料、高分子材料力学性能不同 的根本原因是结合键和原子排列方式的不同。 不同材料的强化机理不同。 一、金属材料的强化原理 1. 固溶强化 （1）无序固溶强化 强化的实质是溶质原子的长程应力场与位错交 互作用使位错运动受阻。 材料的强韧化 常温下推动受溶质原子强烈钉扎的位错所需 临界切应力为： 3 =（2U /b )C 0 即与溶质原子与位错的相互作用能U 和溶质 0 浓度C均成正比。 高温下临界切应力与溶质浓度C的平方根成 正比，即：C1/2 材料的强韧化 （2）有序固溶强化 位错在具有有序结构的固溶体中运动时，因异 类原子对构成的局部有序受到破坏，增加了系 统能量，位错继续运动需要更高的能量，起到 强化作用。 材料的强韧化 2. 细晶强化 机制： 塑性变形时粗大晶粒的晶界处塞积的位错数目 多，形成较大的应力场能够使相邻晶粒内的位 错源启动，使变形继续；相反，细小晶粒的晶 界处塞积的位错数目少，要使变形继续，须施 加更大的外部作用力，从而体现了细晶对材料 强化的作用。 模型： Hall-Petch公式：  + K d-1/2,其中，溶 s y 质原子的钉扎作用越强，K 越大. y 材料的强韧化 3. 位错强化 机制： 通过冷变形等方式提高位错密度，利用位错间的