影響屈服強(qiáng)度的因素(1)

1、編輯課件影響屈服強(qiáng)度的因素編輯課件一、影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素 1、金屬本性及晶格類(lèi)型 2、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 3、溶質(zhì)元素 4、第二相編輯課件1、金屬本性及晶格類(lèi)型 純金屬單晶體的屈服強(qiáng)度從理論上來(lái)說(shuō)是使位錯(cuò)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的臨界切應(yīng)力，其值由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的各種阻力所決定。 晶格阻力即派納力 ，是在理想晶體中僅存在一個(gè)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)所需克服的阻力。 與位錯(cuò)寬度及柏氏矢量有關(guān)，兩者又都是與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。 npnpbbanpeGeG2)1 (21212編輯課件 位錯(cuò)間交互作用產(chǎn)生的阻力有兩種類(lèi)型：一種是平 行位錯(cuò)間交互作用昌盛的阻力；另一種是運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)與林位錯(cuò)間交互作用產(chǎn)生的阻力。兩者都正比于Gb而反比于位錯(cuò)間距

2、離L，都可用下式表示 因?yàn)槲诲e(cuò)密度與1/L2成正比，故上式又可寫(xiě)為 在平行位錯(cuò)情況下,為主滑移面中位錯(cuò)的密度；在林位錯(cuò)情況下,為林位錯(cuò)的密度。值與晶體本性、位錯(cuò)結(jié)構(gòu)及分布有關(guān)。LGb21Gb編輯課件2、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 晶粒大小的影響是晶界影響的反映，因?yàn)榫Ы缡俏诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，在一個(gè)晶粒內(nèi)部，必須塞積足夠數(shù)量的位錯(cuò)才能提供必要的應(yīng)力，是相鄰晶粒中的位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)并產(chǎn)生宏觀可見(jiàn)的塑性變形。因而，減小晶粒尺寸將增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙的數(shù)目，減小晶粒內(nèi)位錯(cuò)塞積群的長(zhǎng)度使屈服強(qiáng)度提高。編輯課件 許多金屬與合金的屈服強(qiáng)度與晶粒大小的關(guān)系均符合霍爾-派奇（Hall-Patch）公式，即2/1dkyis式中 i位錯(cuò)在

3、基體金屬中運(yùn)動(dòng)的總阻力（包 括派拉力），亦稱摩擦阻力，決定于 晶體結(jié)構(gòu)和位錯(cuò)密度； ky度量晶界對(duì)強(qiáng)化貢獻(xiàn)大小的釘扎常數(shù) 或表示滑移帶端部的應(yīng)力集中系數(shù)； d晶粒平均直徑。 上式中的i和ky，在一定的實(shí)驗(yàn)溫度和應(yīng)變速率下均為材料常數(shù)。編輯課件 亞晶界的作用與晶界類(lèi)似，也阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，霍爾-派奇公式也完全適用于亞晶界，但式中的ky值不同，將有亞晶的多晶材料與無(wú)亞晶的同一材料相比，其ky值低1/24/5，且d為亞晶粒的直徑。另外在亞晶界上產(chǎn)生屈服變形所需的應(yīng)力對(duì)亞晶間的取向差不是很敏感的。亞晶界編輯課件3、溶質(zhì)元素 在純金屬中加入溶質(zhì)原子（間隙型或置換型）形成固溶合金（或多相合金中的基體

4、相），將顯著提高屈服強(qiáng)度，此即為固溶強(qiáng)化。通常，間隙固溶體的強(qiáng)化效果大于置換固溶體（如右圖）低碳鐵素體中固溶強(qiáng)化效果編輯課件 在固溶合金中，由于溶質(zhì)原子和溶劑原子直徑不同，在溶質(zhì)周?chē)纬闪司Ц窕儜?yīng)力場(chǎng)該應(yīng)力場(chǎng)相位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生交互作用，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，從而使屈服強(qiáng)度提高。固溶強(qiáng)化的效果是镕質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用能及溶質(zhì)濃度的函數(shù)，因而它受單相固溶合金(或多相合金中的基體相)中溶質(zhì)的量所限制。 固溶合金的屈服強(qiáng)度高于純金屬，其流變曲線也高于純金屬的。這表明，溶質(zhì)原子不僅提高了位錯(cuò)在晶格中運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力而且增強(qiáng)了對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用。編輯課件4、第二相 第二相質(zhì)點(diǎn)可分為不可變形的（如剛中的碳化物與氮化物

5、等）和變形的（如時(shí)效鋁合金中GP區(qū)的共格析出物相及粗大的碳化物等）兩大類(lèi)。 這些第二相質(zhì)點(diǎn)都比較小，有的可用粉末冶金法獲得(由此產(chǎn)生的強(qiáng)化叫彌散強(qiáng)化)，有的則可用固溶處理和隨后的沉淀析出獲得(由此產(chǎn)生的強(qiáng)化叫沉淀強(qiáng)化)。編輯課件a、不可變形第二相質(zhì)點(diǎn) 根據(jù)位錯(cuò)理論，位錯(cuò)線只能繞過(guò)不可變形的第二相質(zhì)點(diǎn)，為此，必須克服彎曲位錯(cuò)的線張力。彎曲位錯(cuò)的線張力與相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距有關(guān)，故含有不可變形第二相質(zhì)點(diǎn)的金屬材料，其屈服強(qiáng)度與流變應(yīng)力就決定于第二相質(zhì)點(diǎn)之間的間距。 b、可變形第二相質(zhì)點(diǎn) 對(duì)于可變形第二相質(zhì)點(diǎn)，位錯(cuò)可以切過(guò)，使之同基體一起產(chǎn)生變形，由此也能提高屈服強(qiáng)度。這是由于質(zhì)點(diǎn)與基體間品格錯(cuò)排及位錯(cuò)切

6、過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生新的界面需要作功等原因造成的。 第二相的強(qiáng)化效果還與其尺寸、形狀、數(shù)量和分布以及第二相與基體的強(qiáng)度、塑性相應(yīng)變硬化待性、兩相之間的晶體學(xué)配合和界面能等因素有關(guān)。 編輯課件二、影響屈服強(qiáng)度的外在因素1、溫度2、應(yīng)變速率3、應(yīng)力狀態(tài)編輯課件1、溫度對(duì)屈服強(qiáng)度的影響 一般，升高溫度，金屬材料的屈服強(qiáng)度降低伺是，金屬晶體結(jié)構(gòu)不同，其變化趨勢(shì)并不一樣，如右圖所示。W、Mo、Fe、Ni的屈服強(qiáng)度與溫度的關(guān)系編輯課件 2、應(yīng)變速率對(duì)屈服強(qiáng)度的影響 應(yīng)變速率增大，金屬材料的強(qiáng)度增加(如右圖)。由右圖可見(jiàn)，屈服強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的變化較抗拉強(qiáng)度的變化要明顯的多。 在應(yīng)變量與溫度一定時(shí)，流變應(yīng)力與應(yīng)變速率的關(guān)系為： mtC)(、編輯課件3、應(yīng)力狀態(tài)對(duì)屈服強(qiáng)度的影響 應(yīng)力狀態(tài)也影響屈服強(qiáng)度，切應(yīng)力分量愈大，愈有利于塑性變形，屈服強(qiáng)度則愈低，所以扭轉(zhuǎn)比拉伸的屈服強(qiáng)度低，拉伸要比彎曲的屈服強(qiáng)度低，但三向不等拉伸下的屈服強(qiáng)度量最高。要注意，不同應(yīng)力狀態(tài)下材料屈服強(qiáng)度不同，并非是材料性質(zhì)變化，而是材料在不同條件下表現(xiàn)的力學(xué)行為不同而已。 總之，金屬材料的屈服強(qiáng)