改善金屬材料強(qiáng)度的方法研究
改善金屬材料強(qiáng)度的方法研究
摘要 本文結(jié)合金屬材料學(xué)課程所學(xué)知識(shí)，就金屬材料常見的強(qiáng)化理論展開分析和探討。
關(guān)鍵詞 材料；金屬；強(qiáng)度；位錯(cuò)
我們總希望金屬材料在使用時(shí)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，即有足夠的強(qiáng)度，又有良好的韌性，但通常材料的力學(xué)性能往往二者只能居其一。要么強(qiáng)度高韌性差，要么是韌性好強(qiáng)度低，對(duì)于金屬材料而言，它具有良好的塑性韌性，可拉伸得更長，但是強(qiáng)度不夠，故提高金屬材料的強(qiáng)度成為改善金屬材料性能的關(guān)鍵。
1 金屬材料的強(qiáng)化理論
金屬材料的塑性變形是靠位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的，因此任何阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素都可以成為改善金屬材料強(qiáng)度的措施。理想狀況是完全消除金屬內(nèi)部的位錯(cuò)及其它缺陷，使其強(qiáng)度接近理論強(qiáng)度。最新的研究成果表明：可以制造出沒有位錯(cuò)的高強(qiáng)度金屬晶須[1]，但其實(shí)際應(yīng)用還有難度，因?yàn)檫@樣獲得的高強(qiáng)度很不穩(wěn)定，對(duì)表面狀況及操作效應(yīng)均非常敏感，如果位錯(cuò)一旦產(chǎn)生，其強(qiáng)度就會(huì)明顯下降，所以，在實(shí)際的生產(chǎn)中，我們還是通過在金屬中引入大量的缺陷以阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來改善金屬材料的強(qiáng)度。
2 金屬材料的強(qiáng)化手段及措施
2.1 細(xì)晶強(qiáng)化
細(xì)小的晶粒既可以提高材料的強(qiáng)度，又可以提高材料的塑性和韌性，這是因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)小，在一定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目越多，則在同樣的變形量下，變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形的不均勻性便越小，相對(duì)來說引起應(yīng)力集中也應(yīng)越小，開裂的機(jī)會(huì)也就相應(yīng)地減少了。此外，晶粒越細(xì)，晶界的曲折越多，更不利于裂紋的傳播，從而使其在斷裂之前承受較大的變形，表現(xiàn)出了良好的塑性。同時(shí)細(xì)晶粒金屬中的裂紋不容易形成，在斷裂時(shí)吸收了更多的能量，表現(xiàn)出了良好的韌性。實(shí)際生產(chǎn)中通常通過壓力加工和熱處理使金屬獲得細(xì)而均勻的晶粒是提高金屬材料力學(xué)性能的有效途徑。
2.2 合金強(qiáng)化
實(shí)際使用的金屬材料絕大多數(shù)是合金，合金元素的作用主要就是提高金屬的強(qiáng)度和塑性，合金元素對(duì)金屬力學(xué)性能的影響是多方面的。
1）固溶強(qiáng)化：
固溶強(qiáng)化是利用點(diǎn)缺陷對(duì)金屬基體進(jìn)行的強(qiáng)化，金屬材料中存在有固溶原子
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