金屬材料的細(xì)晶強(qiáng)化原理及方法
1. 定義
通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化,工業(yè)上通過細(xì)化晶粒以提高材料強(qiáng)度。
2. 原理
通常金屬是由許多晶粒組成的多晶體,晶粒的大小可以用單位體積內(nèi)晶粒的數(shù)目來表示,數(shù)目越多,晶粒越細(xì)。實驗表明,在常溫下的細(xì)晶粒金屬比粗晶粒金屬有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。這是因為細(xì)晶粒受到外力發(fā)生塑性變形可分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行,塑性變形較均勻,應(yīng)力集中較??;此外,晶粒越細(xì),晶界面積越大,晶界越曲折,越不利于裂紋的擴(kuò)展。故工業(yè)上將通過細(xì)化晶粒以提高材料強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。
3. 效果
晶粒越細(xì)小,位錯集群中位錯個數(shù)(n)越小,根據(jù)τ=nτ0,應(yīng)力集中越小,所以材料的強(qiáng)度越高;
細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)化規(guī)律,晶界越多,晶粒越細(xì),根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系式,晶粒的平均值(d)越小,材料的屈服強(qiáng)度就越高。
4. 細(xì)化晶粒的方法
增加過冷度;
變質(zhì)處理;
振動與攪拌;
對于冷變形的金屬可以通過控制變形度,退火溫度來細(xì)化晶粒。
金屬材料的細(xì)晶強(qiáng)化原理及方法
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