改善金屬材料強度的方法研究
改善金屬材料強度的方法研究
摘要 本文結(jié)合金屬材料學課程所學知識，就金屬材料常見的強化理論展開分析和探討。
關鍵詞 材料；金屬；強度；位錯
我們總希望金屬材料在使用時具有優(yōu)良的機械性能，即有足夠的強度，又有良好的韌性，但通常材料的力學性能往往二者只能居其一。要么強度高韌性差，要么是韌性好強度低，對于金屬材料而言，它具有良好的塑性韌性，可拉伸得更長，但是強度不夠，故提高金屬材料的強度成為改善金屬材料性能的關鍵。
1 金屬材料的強化理論
金屬材料的塑性變形是靠位錯的運動而發(fā)生的，因此任何阻礙位錯運動的因素都可以成為改善金屬材料強度的措施。理想狀況是完全消除金屬內(nèi)部的位錯及其它缺陷，使其強度接近理論強度。最新的研究成果表明：可以制造出沒有位錯的高強度金屬晶須[1]，但其實際應用還有難度，因為這樣獲得的高強度很不穩(wěn)定，對表面狀況及操作效應均非常敏感，如果位錯一旦產(chǎn)生，其強度就會明顯下降，所以，在實際的生產(chǎn)中，我們還是通過在金屬中引入大量的缺陷以阻礙位錯的運動來改善金屬材料的強度。
2 金屬材料的強化手段及措施
2.1 細晶強化
細小的晶粒既可以提高材料的強度，又可以提高材料的塑性和韌性，這是因為晶粒越細小，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)進行，變形的不均勻性便越小，相對來說引起應力集中也應越小，開裂的機會也就相應地減少了。此外，晶粒越細，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。同時細晶粒金屬中的裂紋不容易形成，在斷裂時吸收了更多的能量，表現(xiàn)出了良好的韌性。實際生產(chǎn)中通常通過壓力加工和熱處理使金屬獲得細而均勻的晶粒是提高金屬材料力學性能的有效途徑。
2.2 合金強化
實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度和塑性，合金元素對金屬力學性能的影響是多方面的。
1）固溶強化：
固溶強化是利用點缺陷對金屬基體進行的強化，金屬材料中存在有固溶原子
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