細(xì)晶強(qiáng)化工藝及其應(yīng)用

1、LANZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY材料強(qiáng)韌化（結(jié)課論文）題目細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)理及其工藝細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)理及其工藝學(xué)生姓名閆旺學(xué)號(hào)132080503101專業(yè)班級(jí)材料加工工程任課教師季根順學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院日期2014.04.30第頁另一個(gè)晶粒上，使材料產(chǎn)生屈服。因此，材料的屈服強(qiáng)度取決于使位錯(cuò)源運(yùn)動(dòng)所需的力、位錯(cuò)網(wǎng)給予移動(dòng)位錯(cuò)的阻力和晶界對(duì)位錯(cuò)的阻礙大小。晶粒越細(xì)小，晶界就越多，障礙也就越大，需要加大外力才能使晶體產(chǎn)生滑

2、移。所以，晶粒越細(xì)小，材料的屈服強(qiáng)度就越大。細(xì)化晶粒是眾多材料強(qiáng)化方法中唯一可在提高強(qiáng)度的同時(shí)提高材料塑性、韌性的強(qiáng)化方法。其提高塑性機(jī)制為：晶粒越細(xì)，在一定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目多，則在同樣塑性變形量下，變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形較均勻，且每個(gè)晶粒中塞積的位錯(cuò)少，因應(yīng)力集中引起的開裂機(jī)會(huì)較少，有可能在斷裂之前承受較大的變形量。提高強(qiáng)度機(jī)制為：晶界增多，而晶界上的原子排列不規(guī)則，雜質(zhì)和缺陷多，能量較高，阻礙位錯(cuò)的通過。二、二、細(xì)晶強(qiáng)化的

3、經(jīng)典理論細(xì)晶強(qiáng)化的經(jīng)典理論一般而言，細(xì)晶試樣不但強(qiáng)度高，而且韌性也好。所以細(xì)晶強(qiáng)化成為金屬材料的一種重要強(qiáng)化方式，獲得了廣泛的應(yīng)用。在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了晶粒大小與金屬強(qiáng)度的定量關(guān)系的一般表達(dá)式為：σy＝σ0＋kdn（1）式中，σy為流變應(yīng)力，σ0為晶格摩擦力，d為晶粒直徑，k為與材料有關(guān)的參數(shù)，指數(shù)n常取0.5。這就是有名的HallPetch公式，是由Hall和Peteh兩人最先在軟鋼中針對(duì)屈服強(qiáng)度建立起來的，并且后來被證明可廣泛應(yīng)

4、用于各種體心立方、面心立方及六方結(jié)構(gòu)金屬和合金。大量試驗(yàn)結(jié)果已證明，此關(guān)系式還可適用于整個(gè)流變范圍直至斷裂，僅常數(shù)σ0和k有所不同而己。HallPetch公式是一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)公式，可以從不同的物理模型出發(fā)加以推導(dǎo)。常見的模型有以下幾種：（一）位錯(cuò)塞積模型（一）位錯(cuò)塞積模型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到障礙（晶界、第二相粒子以及不動(dòng)位錯(cuò)等），如果其向前運(yùn)動(dòng)的力不能克服障礙物的力，位錯(cuò)就會(huì)停在障礙物面前，由同一個(gè)位錯(cuò)源放出的其他位錯(cuò)也會(huì)被阻在障礙物前，這種現(xiàn)

5、象稱為位錯(cuò)塞積。緊挨障礙物的那個(gè)位錯(cuò)就被稱為領(lǐng)頭位錯(cuò)或領(lǐng)先位錯(cuò)，塞積的位錯(cuò)數(shù)目越多，領(lǐng)頭位錯(cuò)對(duì)障礙物的作用力就越大，達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引起鄰近晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生塑性變形或萌生裂紋。如圖1所示，外加切應(yīng)力τ較小時(shí)，由于晶界的阻礙作用，會(huì)使晶粒1內(nèi)由位錯(cuò)源S1放出的位錯(cuò)形成位錯(cuò)塞積可在晶粒2內(nèi)距其r遠(yuǎn)處產(chǎn)生較大的切應(yīng)力，其值在r《d2時(shí)可寫為。此處τ0為位錯(cuò)在晶內(nèi)運(yùn)動(dòng)所受阻力，d為晶粒直徑。若設(shè)τ為激活位于晶粒2中r處的位錯(cuò)源所需