【正文】 λ ，粒子越多 , λ 越小， τ大 .強(qiáng)化效果愈明顯。減小粒子尺寸或提高粒子的體積分?jǐn)?shù)都可以合金強(qiáng)度提高。 例如：燒結(jié)鋁利用粉末冶金方法再加上冷擠壓加工得到在 Al基體上分布著 Al2O3粒子的合金。具有很高的強(qiáng)度和優(yōu)良的耐熱性。 RGb2???? Gb?(2) 可變形微粒的強(qiáng)化作用 當(dāng)?shù)诙囝w粒為可變形顆粒時(shí) ， 位錯(cuò)將切過顆粒 ， 如圖所示 。 此時(shí)強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系 ， 其強(qiáng)化機(jī)制較復(fù)雜 可變形粒子的主要作用有以下幾方面： 1 位錯(cuò)切過粒子 時(shí) ,粒子產(chǎn)生寬度為 b的臺(tái)階 ， 出現(xiàn)了新的表面積 ， 界面能升高 。 2 當(dāng)粒子為有序結(jié)構(gòu)時(shí) ， 位錯(cuò)切過粒子會(huì)產(chǎn)生反相疇界 ， 使能量升高 。 3 位錯(cuò)切過粒子時(shí) ， 引起滑移面上原子錯(cuò)排 ， 需要做功 ， 給位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)帶來困難 。 4 粒子周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)發(fā)生交互作用 ， 阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 。 5 位錯(cuò)切過后產(chǎn)生一割階 ， 阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 。 6 若擴(kuò)展位錯(cuò)通過后 ， 其寬度發(fā)生變化 ，引起能量升高 。 以上這些作用使合金的強(qiáng)度提高 。 塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響 塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響 主要表現(xiàn)在以下方面： ?顯微組織變化：包括晶粒形狀的變化 、亞結(jié)構(gòu)的變化、形變織構(gòu) ?性能的變化 ：包括加工硬化、力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能 經(jīng)塑性變形后材料的顯微組織變化： 1. 晶粒形狀的變化 （ 1） 出現(xiàn)了大量的滑移帶和孿晶帶 。 （ 2） 晶粒形狀發(fā)生了變化 。 隨變形度增大 ，等軸狀晶粒 — → 扁平晶粒 — → 纖維組織 （ fiber microstructure） 。 纖維組織分布方向是材料流變伸展方向 。 （ 3）當(dāng)金屬中組織不均勻，如有枝晶偏析或夾雜物時(shí)，塑性變形使這些區(qū)域伸長(zhǎng)，這在后序的熱加工或熱處理過程中會(huì)出現(xiàn)帶狀組織（ band microstructure）。 30%壓縮率（ 3000 ） 50%壓縮率（ 3000 ） 99%壓縮率（ 3000 ） 2. 亞結(jié)構(gòu)（ sub— grain）的變化 ?金屬晶體在塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度迅速提高，例如可從變形前經(jīng)退火的 1061010/cm2增至 1011－ 1012/cm2。 ? 通過透射電子顯微鏡對(duì)薄膜樣品的觀察可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)塑性變形后，多數(shù)金屬晶體中的位錯(cuò)分布不均勻，當(dāng)形變量較小時(shí)，形成位錯(cuò)纏結(jié)結(jié)構(gòu)；當(dāng)變形量繼續(xù)增加時(shí)，大量位錯(cuò)發(fā)生聚集，形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，胞壁由位錯(cuò)構(gòu)成，胞內(nèi)位錯(cuò)密度較低，相鄰胞間存在微小取向差；隨著形變量的增加，這種胞的尺寸減小，數(shù)量增加；如果變形量非常大時(shí)，如強(qiáng)烈冷變形或拉絲，則會(huì)構(gòu)成大量排列緊密的細(xì)長(zhǎng)條狀形變胞，如圖所示。 30%壓縮率（ 30000 ） 50%壓縮率（ 30000 ） 99%壓縮率（ 30000 ） 研究表明，胞狀亞結(jié)構(gòu)的形成與否與材料的層錯(cuò)能有關(guān)，一般來說，高層錯(cuò)能晶體易形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，而低層錯(cuò)能晶體形成這種結(jié)構(gòu)的傾向較小。這是由于對(duì)層錯(cuò)能高的金屬而言，在變形過程中，位錯(cuò)不易分解，在遇到阻礙時(shí)，可以通過交滑移繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到與其它位錯(cuò)相遇纏結(jié)，從而形成位錯(cuò)聚集區(qū)域（胞壁）和少位錯(cuò)區(qū)域（胞內(nèi)）。層錯(cuò)能低的金屬由于其位錯(cuò)易分解，不易交滑移，其運(yùn)動(dòng)性差，因而通常只形成分布較均勻的復(fù)雜位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。 3性能的變化 （ 1）加工硬化 下圖是工業(yè)純銅經(jīng)不同程度冷變形后的性能變化情況。從中可以明顯看出隨著形變量的增加，晶體的強(qiáng)度指標(biāo)增加、塑性指標(biāo)下降的規(guī)律。 金屬的加工硬化特性可以從其應(yīng)力－應(yīng)變曲線上反映出來。下圖是單晶體的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，圖中該曲線的斜率，稱為硬化系數(shù)。根據(jù)曲線的變化，單晶體的塑性變形可劃分為三個(gè)階段描述： 第 I階段，易滑移階段，硬化效應(yīng)也較小，在 104G左右。 第 II階段，線性硬化階段，滑移可以在幾組相交的滑移面中發(fā)生，由于運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)之間的交互作用及其所形成不利于滑移的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其硬化系數(shù)急劇增大，一般恒定在 3 102G。 第 III階段，拋物線型硬化階段，已產(chǎn)生的滑移障礙將逐漸被克服，并通過交滑移的方式繼續(xù)進(jìn)行變形。 實(shí)際各晶體的加工硬化曲線因其晶代表結(jié)構(gòu)類型 、 取向 、 雜質(zhì)含量及溫度等因素的不同而有所變化 。 其情況如下圖所示： (1) fcc和 bcc顯示出典型的三個(gè)階段硬化； (2) hcp初始階段與 fcc相近 ， 但 hcp第一階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 fcc和 bcc； (3) 當(dāng) bcc含有雜質(zhì)原子 ， 因雜質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用 ， 將產(chǎn)生屈服現(xiàn)象并使曲線發(fā)生變化 。 從以上分析可知，塑性變形過程中位錯(cuò)密度的增加及其所產(chǎn)生的釘扎作用是導(dǎo)致加工硬化的決定性因素。 加工硬化理論： 金屬流變應(yīng)力 σb與 ρ之間的關(guān)系為： σb=αGbρ189。 或 τ= τ0 +αGbρ189。 （ 2）其他性能的變化 經(jīng)塑性變形后的金屬，由于點(diǎn)陣畸變、位錯(cuò)與空位等晶體缺陷的增加，其物理性能和化學(xué)性能也會(huì)發(fā)生一定的變化。如電阻率增加，電阻溫度系數(shù)降低，磁滯與矯頑力略有增加而磁導(dǎo)率、熱導(dǎo)率下降。此外，由于原子活動(dòng)能力增大，還會(huì)使擴(kuò)散加速，抗腐蝕性減弱。 4. 形變織構(gòu) 如同單晶形變時(shí)晶面轉(zhuǎn)動(dòng)一樣 ， 多晶體變形時(shí) ， 各晶粒的滑移也將使滑移面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) ，由于轉(zhuǎn)動(dòng)是有一定規(guī)律的 ， 因此當(dāng)塑性變形量不斷增加時(shí) ， 多晶體中原本取向隨機(jī)的各個(gè)晶粒會(huì)逐漸調(diào)整到其取向趨于一致 ， 這樣就使經(jīng)過強(qiáng)烈變形后的多晶體材料形成了擇優(yōu)取向 ， 即形變織構(gòu) 。 類型及特征 ① 絲織構(gòu) （ fiber/wire texture）及特征：用 uvw表示 ② 板織構(gòu)（ rolling texture）及特征：用｛ hkl｝ uvw表示 對(duì)金屬進(jìn)行塑性變形需要做大量的功 ， 其中絕大部分都以熱量的形式散發(fā)了 ， 一般只有不到 10%被保留在金屬內(nèi)部 ， 即塑性變形的儲(chǔ)存能 ， 其大小與變形量 、 變形方式 、 溫度以及材料本身的一些性質(zhì)有關(guān)這部分儲(chǔ)存能在材料中以殘余應(yīng)力的方式表現(xiàn)出來 ， 殘余應(yīng)力是材料內(nèi)部各部分之間不均勻變形引起的 ， 是一種內(nèi)應(yīng)力 ， 對(duì)材料整體而言處于平衡狀態(tài) 。 就殘余應(yīng)力平衡范圍的大小 ， 可將其進(jìn)一步分為三類： ?第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀殘余應(yīng)力，作用范圍工件尺度；例如，金屬線材經(jīng)拔絲模變形加工時(shí)，由于模壁的阻力作用，冷拔材的表面較心部變形少，故表面受拉應(yīng)力，而心部則受壓應(yīng)力。于是，兩種符號(hào)相反的宏觀應(yīng)力彼此平衡，共存在工件之內(nèi)。 ? 第二類內(nèi)應(yīng)力，又稱微觀殘余應(yīng)力，作用范圍晶粒尺度；它是由晶?；騺喚ЯＶg的變形不均勻性產(chǎn)生的。其作用范圍與晶粒尺寸相當(dāng)。 ? 第三類內(nèi)應(yīng)力，又稱點(diǎn)陣畸變，作用范圍點(diǎn)陣尺度，由于在形變過程中形成了大量點(diǎn)陣缺陷所致，這部分能量占整個(gè)儲(chǔ)存能中的絕大部分。