对于微裂纹增韧来说,同的zro2颗粒各有其相应的相变温度tms,并有其相应的膨胀程度。zro2颗粒愈大,其相应的相变温度愈高,膨胀也愈大。这种体积膨胀可以在主裂纹尖端过程区诱发弹性压应变能或激发产生显微裂纹,从而提高断裂韧性和强度。
对于应力诱发微开裂增韧来说,增加第二相颗粒的体积含量和粒径可以提高应力诱发微开裂的增韧效果,但过分增加容易导致微裂纹的连通,对材料强度不利。当d2. 晶界对位错的运动及裂纹的形成与扩展起什么作用?
晶界对位错的滑移起到阻滞、障碍效应,由于90%以上的晶界是大角度晶界,结构比较复杂,晶界本身使滑移受阻而不易直接传到相邻晶粒,另一方面,由于晶界内大量缺陷产生应力场,使晶粒内部(特别是靠近晶界的区域)滑移更加困难,或者说需要更高的外加应力才能滑移,这就是晶界的阻碍作用。
晶界对裂纹的产生起促进作用,由于晶界阻碍滑移,在晶界处往往产生应力集中,同时由于杂质和脆性第二箱往往优先分布在晶界,使晶界变脆,这样一来,在变形过程中裂纹往往在晶界产生;此外由于晶界处缺陷很多,原子处于能量较高的不稳定状态,在腐蚀介质作用下,晶界往往优先被腐蚀(所谓的晶间腐蚀),形成裂纹。
3. 何为马氏体钢中的复合组织强韧化?实现复合组织的技术途径有哪些?
4. 材料韧化的四项措施是什么?请简单解释?
三、 综合分析 (40分):
根据个人研究工作或查阅文献,在陶瓷材料、镁合金、硬质合金、钢铁、铝合金、铜合金、钨钼及合金等几大类材料体系中任选其中一种具体牌号材料,分析可能的强韧化方案,说明各方案的强韧化机制及实现途径,并评述其强韧化效果及优缺点?
az61镁合金的强韧化分析:
工业纯镁的强度很低,室温塑性差,不能直接作为结构材料使用。通过合金化、热处理、晶粒细化、引入陶瓷颗粒增强与镁合金复合等多种方法或这些方法的综合运用,镁合金力学性能会得大幅度的提高。镁合金的强韧化通常有以下几个途径,即热处理强化、弥散强化、细晶强化、形变强化以及复合强化。
在镁合金的热处理组织中,第二相类型、大小、分布、数量和形态是影响工艺性能和使用性能的核心因素,第二相溶解和析出的控制是整个工艺过程的关键。镁合金的基本固态相变形式是固溶化(溶解)及过饱和固溶体的分解 (析出或沉淀),这也是镁合金强韧化热处理的基础。
目前,az61镁合金的几种强韧化方法:以镁合金为基体,以微钙合金化、电磁连铸、塑性加工、丝状悬浮剂电磁-悬浮铸造技术细化晶粒 ,并采用热处理的方法调整合金组织来改善镁合金的性能。
微钙合金化强韧化的原理是:钙合金化能提高镁合金的燃点,提高镁合金的纯净度,提高合金的力学性能。钙与镁或铝能形成热稳定性很高的第二相,显著改善镁合金的高温蠕变性能。
同时,ca是一种表面活性元素,加入镁合金后将富集于晶粒表面和晶界位置以填充晶界处的晶格空位、改善晶界附近的组织形态。
变形镁合金施加中频电磁场和微钙合金化有利于改善铸锭的表面质量,在合金的电磁连铸中,电磁力抵消了液体金属的静压力,减少了金属与结晶器壁之间的接触压力和摩擦阻力,电磁感应加热则减少了凝固壳的降温,减少了一冷区的热扩散,降低了初期凝固壳的位置。中频电磁场对熔体这些作用都有利于改善合金的表面质量。但是施加中频电磁场要严格控制地磁场的频率,这种工艺参数和过程较复杂,不容易控制。
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