合金強(qiáng)化
在合金中常常用彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)來(lái)提高強(qiáng)度，最高強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于第二相質(zhì)點(diǎn)尺寸不大，且呈高度彌散分布的狀態(tài)，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(zhì)點(diǎn)是利用固溶體脫溶沉淀產(chǎn)生的，稱(chēng)沉淀強(qiáng)化。在高強(qiáng)度鋁合金、鋼、鎳基高溫合金中廣泛地應(yīng)用著這種強(qiáng)化方法。
沉淀化機(jī)制與產(chǎn)生沉淀質(zhì)點(diǎn)的時(shí)效處理有關(guān)(見(jiàn)固溶體的脫溶分解)，典型的發(fā)展過(guò)程可描述如下。合金的起始強(qiáng)度相當(dāng)于過(guò)飽和固溶體。沉淀初期新相與基體共格，尺寸很小而且彌散，屈服強(qiáng)度決定于位錯(cuò)切過(guò)沉淀相所需克服的阻力，包括共格應(yīng)力、沉淀相內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相界面效應(yīng)等因素的貢獻(xiàn)。隨著新相的長(zhǎng)大，以及界面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，位錯(cuò)切割沉淀相質(zhì)點(diǎn)逐漸困難。按奧羅萬(wàn)機(jī)制，當(dāng)位錯(cuò)線(xiàn)能夠達(dá)到的曲率半徑與滑移面上粒子間距相當(dāng)時(shí),位錯(cuò)會(huì)以類(lèi)似于弗蘭克-里德源的形式繞過(guò)障礙粒子，而在第二相粒子上留下一個(gè)位錯(cuò)圈。這時(shí)質(zhì)點(diǎn)間距成為控制屈服強(qiáng)度的主要因素，因而，在時(shí)效后期屈服強(qiáng)度有隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而降低的現(xiàn)象。
合金中的第二相質(zhì)點(diǎn)還可以借助于內(nèi)氧化、粉末燒結(jié)等方法引入，在技術(shù)上稱(chēng)為彌散強(qiáng)化。彌散硬化的質(zhì)點(diǎn)常用高硬度氧化物。
第二相質(zhì)點(diǎn)一般都增大合金的加工硬化率。
鋁合金強(qiáng)化機(jī)制有哪些？
1.固溶強(qiáng)化
純鋁中加入合金元素，形成鋁基固溶體，造成晶格畸變，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，起到固溶強(qiáng)化的作用，可使其強(qiáng)度提高。根據(jù)合金化的一般規(guī)律，形成無(wú)限固溶體或高濃度的固溶體型合金時(shí)，不僅能獲得高的強(qiáng)度，而且還能獲得優(yōu)良的塑性與良好的壓力加工性能。Al－Cu、Al－Mg、Al－Si、Al－Zn、Al－Mn等二元合金一般都能形成有限固溶體，并且均有較大的極限溶解度，因此具有較大的固溶強(qiáng)化效果。
2．時(shí)效強(qiáng)化
合金元素對(duì)鋁的另一種強(qiáng)化作用是通過(guò)熱處理實(shí)現(xiàn)的。但由于鋁沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以其熱處理相變與鋼不同。鋁合金的熱處理強(qiáng)化，主要是由于合金元素在鋁合金中有較大的固溶度，且隨溫度的降低而急劇減小。所以鋁合金經(jīng)加熱到某一溫度淬火后，可以得到過(guò)飽和的鋁基固溶體。這種過(guò)飽和鋁基固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度時(shí)，其強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，但塑性、韌性則降低，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為時(shí)效。在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)為自然時(shí)效，在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)為人工時(shí)效。時(shí)效過(guò)程中使鋁合金的強(qiáng)度、硬度增高的現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效強(qiáng)化或時(shí)效硬化。其強(qiáng)化效果是依靠時(shí)效過(guò)程中所產(chǎn)生的時(shí)效硬化現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3．過(guò)剩相強(qiáng)化
如果鋁中加入合金元素的數(shù)量超過(guò)了極限溶解度，則在固溶處理加熱時(shí)，就有一部分不能溶入固溶體的第二相出現(xiàn)，稱(chēng)為過(guò)剩相。在鋁合金中，這些過(guò)剩相通常是硬而脆的金屬間化合物。它們?cè)诤辖鹬凶璧K位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使合金強(qiáng)化，這稱(chēng)為過(guò)剩相強(qiáng)化。在生產(chǎn)中常常采用這種方式來(lái)強(qiáng)化鑄造鋁合金和耐熱鋁合金。過(guò)剩相數(shù)量越多，分布越彌散，則強(qiáng)化效果越大。但過(guò)剩相太多，則會(huì)使強(qiáng)度和塑性都降低。過(guò)剩相成分結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熔點(diǎn)越高，則高溫?zé)岱€(wěn)定性越好。
4．細(xì)化組織強(qiáng)化
許多鋁合金組織都是由α固溶體和過(guò)剩相組成的。若能細(xì)化鋁合金的組織，包括細(xì)化α固溶體或細(xì)化過(guò)剩相，就可使合金得到強(qiáng)化。
由于鑄造鋁合金組織比較粗大，所以實(shí)際生產(chǎn)中常常利用變質(zhì)處理的方法來(lái)細(xì)化合金組織。變質(zhì)處理是在澆注前在熔融的鋁合金中加入占合金重量2～3%的變質(zhì)劑（常用鈉鹽混合物：2/3NaF+1/3NaCl），以增加結(jié)晶核心，使組織細(xì)化。經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的鋁合金可得到細(xì)小均勻的共晶體加初生α固溶體組織，從而顯著地提高鋁合金的強(qiáng)度及塑性。
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