基本介紹
- 中文名：合金強化
- 外文名：alloy strengthening
- 做法：在金屬中加入合金元素
- 目的：提高合金強度
- 方法一：固溶強化
- 方法二：第二相質點
- 方法三：有序合金
固溶強化,第二相質點強化,有序合金的強化,
合金強化是指在金屬中加入合金元素，是提高合金強度，具體說是提高金屬抵抗範性形變能力的有效和常用方法。合金元素可以以多種形式存在於基體中：作為溶質原子在固溶體中無序分布，與溶劑原子組成有序結構，形成在結構與成分上與基體不同的彌散質點，並形成尺寸相當的復相混合物等；它們對位錯運動的不同程度的阻礙作用是使合金獲得高強度的直接原因。合金元素通過改變基體點陣類型，也能使基體晶粒細化，增大基體的淬透性，間接地提高合金的強度。
固溶強化
溶解在固溶體中的合金元素引起的強化稱為固溶強化。最基本的情況是合金元素的原子無序地分布在基體中，構成均勻的單相固溶體。由於合金原子與位錯之間存在著力學的、化學的以及電學的相互作用，而相互作用能又是位錯與溶質原子相對位置的函式，因此滑移面上的位錯就如同處在混亂分布的大大小小的能峰與能谷之間，構成了位錯滑移的障礙，全部相互作用的統計效果決定著驅使位錯運動所必須的應力。碳在鋼的馬氏體中的作用可以作為這種機制的一個例子。
若溫度和時間條件允許，溶質原子趨向於擴散到能量最有利的位置，結果在位錯周圍會形成溶質原子氣團，成為有成分偏聚的固溶體。在這種情況下，無論位錯先從氣團中掙脫出來再運動，還是拖著溶質原子氣團一起運動，都需要外力做更多的功。這些過程與鋼中的明顯屈服點、應變時效和藍脆現象有密切關係。
第二相質點強化
在合金中常常用彌散的第二相質點來提高強度，最高強度對應於第二相質點尺寸不大，且呈高度彌散分布的狀態，這些第二相往往是金屬化合物或氧化物，比基體硬得多。如第二相質點是利用固溶體脫溶沉澱產生的，稱沉澱強化。在高強度鋁合金、鋼、鎳基高溫合金中廣泛地套用著這種強化方法。沉澱化機制與產生沉澱質點的時效處理有關（見固溶體的脫溶分解），典型的發展過程可描述如下。合金的起始強度相當於過飽和固溶體。沉澱初期新相與基體共格，尺寸很小而且彌散，屈服強度決定於位錯切過沉澱相所需克服的阻力，包括共格應力、沉澱相內部結構和相界面效應等因素的貢獻。隨著新相的長大，以及界面和內部結構的變化，位錯切割沉澱相質點逐漸困難。按奧羅萬機制，當位錯線能夠達到的曲率半徑與滑移面上粒子間距相當時,位錯會以類似於弗蘭克-里德源的形式繞過障礙粒子，而在第二相粒子上留下一個位錯圈。這時質點間距成為控制屈服強度的主要因素，因而，在時效後期屈服強度有隨時效時間延長而降低的現象。
合金中的第二相質點還可以藉助於內氧化、粉末燒結等方法引入，在技術上稱為彌散強化。彌散硬化的質點常用高硬度氧化物。
第二相質點一般都增大合金的加工硬化率。
有序合金的強化
由於同類原子和異類原子的鍵合能不同，固溶體中原子分布也不是完全雜亂的，可能存在異類原子在點陣中局部地或整體地有規則排列的結構超結構即短程式或長程式（見有序－無序相變），由這種有序結構而引起的強化稱有序合金強化。
對於以尺寸相當的兩相或多相混合物組成的合金，除在每一相中上述強化機制仍起作用之外，還要計入相界面對強度的貢獻。
在特殊情況下，合金元素引起固溶體屈服強度降低，例如某些矽合金以及在低溫下的某些鐵合金，稱為固溶軟化效應。
