細晶強化工藝及其應用

1、LANZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY材料強韌化（結課論文）題目細晶強化機理及其工藝細晶強化機理及其工藝學生姓名閆旺學號132080503101專業(yè)班級材料加工工程任課教師季根順學院材料科學與工程學院日期2014.04.30第頁另一個晶粒上，使材料產生屈服。因此，材料的屈服強度取決于使位錯源運動所需的力、位錯網給予移動位錯的阻力和晶界對位錯的阻礙大小。晶粒越細小，晶界就越多，障礙也就越大，需要加大外力才能使晶體產生滑

2、移。所以，晶粒越細小，材料的屈服強度就越大。細化晶粒是眾多材料強化方法中唯一可在提高強度的同時提高材料塑性、韌性的強化方法。其提高塑性機制為：晶粒越細，在一定體積內的晶粒數目多，則在同樣塑性變形量下，變形分散在更多的晶粒內進行，變形較均勻，且每個晶粒中塞積的位錯少，因應力集中引起的開裂機會較少，有可能在斷裂之前承受較大的變形量。提高強度機制為：晶界增多，而晶界上的原子排列不規(guī)則，雜質和缺陷多，能量較高，阻礙位錯的通過。二、二、細晶強化的

3、經典理論細晶強化的經典理論一般而言，細晶試樣不但強度高，而且韌性也好。所以細晶強化成為金屬材料的一種重要強化方式，獲得了廣泛的應用。在大量試驗基礎上，建立了晶粒大小與金屬強度的定量關系的一般表達式為：σy＝σ0＋kdn（1）式中，σy為流變應力，σ0為晶格摩擦力，d為晶粒直徑，k為與材料有關的參數，指數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屈服強度建立起來的，并且后來被證明可廣泛應

4、用于各種體心立方、面心立方及六方結構金屬和合金。大量試驗結果已證明，此關系式還可適用于整個流變范圍直至斷裂，僅常數σ0和k有所不同而己。HallPetch公式是一個很好的經驗公式，可以從不同的物理模型出發(fā)加以推導。常見的模型有以下幾種：（一）位錯塞積模型（一）位錯塞積模型位錯運動遇到障礙（晶界、第二相粒子以及不動位錯等），如果其向前運動的力不能克服障礙物的力，位錯就會停在障礙物面前，由同一個位錯源放出的其他位錯也會被阻在障礙物前，這種現

5、象稱為位錯塞積。緊挨障礙物的那個位錯就被稱為領頭位錯或領先位錯，塞積的位錯數目越多，領頭位錯對障礙物的作用力就越大，達到一定程度時，就會引起鄰近晶粒的位錯源開動，進而發(fā)生塑性變形或萌生裂紋。如圖1所示，外加切應力τ較小時，由于晶界的阻礙作用，會使晶粒1內由位錯源S1放出的位錯形成位錯塞積可在晶粒2內距其r遠處產生較大的切應力，其值在r《d2時可寫為。此處τ0為位錯在晶內運動所受阻力，d為晶粒直徑。若設τ為激活位于晶粒2中r處的位錯源所需