固体物理--位错 21.3 合金的强度.pptVIP

21.3 合金的强度 第 21 章 位错 固体物理导论 纯净晶体范性极好，并在很低的应力下屈服 通过一定的方法能提高合金的屈服强度，使得材料可承受高达 10-2 G (G 为切变模量) 的剪切应力。其主要方法包括： 对位错运动加以机械阻塞 用溶质原子钉扎位错 借助短程有序阻碍位错运动 提高位错密度，以造成位错扭结 从晶体中排去所有的位错 依赖于是否能够有效地阻滞位错运动 可能在某种极细的发状晶体(晶须) 中起作用 将极细微的第二相粒引入晶体能够最直接地产生对位错运动的机械阻塞。如：钢的硬化处理，铁碳化物在铁中脱溶沉淀为细小粒子；铝的硬化处理，Al2Cu 粒子脱溶沉淀 氧化镁中位错被粒子钉扎的电子显微照片 关于加入粒子进行强化的机制，需考虑：这些粒子能够和机体一起发生形变，这要求位错能够横切通过这些粒子；位错不能切过粒子 若粒子不能被切割，则强制一个位错在分布于滑移面上相距为 L 的诸粒子之间运动所需应力应近似为 距离越小，则屈服应力越高。粒子脱溶沉淀前 L 大，强度低。刚好在脱溶发生以后，会出现许多小粒子，L 为极小而强度最高。如果此后将合金保持在高温，若干粒子会并吞其他粒子而长大，因此 L 增大而强度降低。硬的金属化合物相，不能为位错所切割 稀固溶体的强度被认为是因位错被溶质原子钉扎导致 在晶体中位错附近外来原子的溶解度比其他区域的溶解度高 如：一倾向于使晶格扩张的原子会优先溶入刃型位错附近而被扩张的区域。小原子从优地溶入位错附近被压缩的区域 由于溶质原子与位错间有亲和势，因此在冷却中，当溶质原子的迁移率高时，每个位错会聚集与之联系的溶质原子团簇 温度更低时，溶质原子在晶体中的扩散实际上停止，溶质原子在晶体中成为固定的 当位错发生运动，将它的溶质原子团簇留在原地，晶体的能量必然增高 能量的增加只能由提高将位错从溶质原子团簇拖出所需作用的应力提供，因此原子团簇的存在就使晶体强度提高 对于纯净晶体中位错渡越滑移面的运动，当位错通过以后，滑移面上的结合能不受影响，晶体的内能保持不变 对于无规固溶体，这个断言同样正确，这是因为在滑移后滑移面两侧的固溶体仍然无规 但是，大多数固溶体具有短程序。不同类型的原子并非无规地分布在诸格点上，而是倾向于出现不同类原子对的过多或不足 因此，在有序合金中，位错倾向于成对运动；第二个位错使第一个位错留下的局部无序重新有序化