銅合金材料的強化途徑有哪些?
2020年11月9日,細晶強化 細晶強化的效果可以用Hall-Petch關系式表示,晶粒尺寸減小,合金的強度提高。這是zhi因為多晶體在受力變形過程中,位錯被晶界阻擋而塞積在晶界表面,這樣停留在晶界處的滑移帶在位錯塞積群的頂部會產生應力集中;位錯塞積群可以與外加應力發生作用,當該應力大到足以開動近鄰晶粒內部的位錯源時,滑移帶才能從一個晶粒傳到下一個晶粒。由于晶界及相鄰晶粒取向不同,這就阻礙了位錯從一個晶粒向另一個晶粒的運動,晶粒越細,單位體積內的晶界體積就越大,對位錯的阻力也越大,材料的強度就越高。由于晶體的傳導性能與結晶取向無關,晶粒細化僅使晶界增多,因而對銅的導電性能影響很小。此外細晶強化在提高材料強度的同時還可以提高材料的塑性。這是由于晶粒細化后,材料變形時晶界處位錯塞積所造成的應力集中可以得到有效緩解,推遲了裂紋的萌生,在材料斷裂前可以實現較大的變形量。 為了得到細晶粒組織,有幾種方法可以采用:改變結晶過程中的凝固條件,如快速凝固法;形變配合再結晶細化晶粒;強塑性變形法,利用脫溶反應、紡錘分解、粉末燒結、內氧化等方法在合金內產生彌散的第二相以限制基體組織的晶粒長大;通過同素異形轉變的多次反復實現晶粒的細化;通過加入某種微量合金元素來細化晶粒,稀土對銅合金晶粒有明顯細化作用,可以顯著細化銅合金晶粒。
固溶強化 固溶強化是一種形成點缺陷的強化,溶質原子溶入銅基體中形成固溶體,引起晶格畸變,畸變所產生的應力場與位錯周圍的彈性應力場交互作用,使溶質原子移向位錯附近,在位錯周圍形成溶質原子的偏聚即形成“柯垂爾氣團”,結果造成位錯運動時,一方面要克服“氣團”的釘扎作用,另一方面又要克服溶質原子對位錯運動的摩擦阻力,從而產生固溶強化效應。同時合金元素的加入,可大大提高材料的軟化溫度。
添加微量元素 在基體中加入某些微量元素使之合金化不但可以使合金得到強化,而且對發展耐磨蝕材料也是一種有效手段。這些微量元素有的通過固溶,有的通過形成彌散相,有的通過凈化基體組織而對合金起強化作用,但均不明顯降低其耐蝕性,從而起到了提高合金綜合性能的目的。
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