金屬物理學(xué) 位錯(cuò)理論與應(yīng)用試題學(xué)習(xí)資料

位錯(cuò)理論及應(yīng)用學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料科學(xué)與工程導(dǎo)師：朱旻昊學(xué)號(hào)：2014201046姓名：張俊位錯(cuò)理論與應(yīng)用試題：名詞解釋：柯氏氣團(tuán)、擴(kuò)展位錯(cuò)、位錯(cuò)束集、層錯(cuò)能（20分）柯氏氣團(tuán):位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用會(huì)引起溶質(zhì)原子向位錯(cuò)線集聚，位錯(cuò)線附近云集溶質(zhì)原子，形成了溶質(zhì)原子氣團(tuán)或溶質(zhì)原子云，稱為柯氏氣團(tuán)。擴(kuò)展位錯(cuò):一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的位錯(cuò)組態(tài)稱為擴(kuò)展位錯(cuò)。位錯(cuò)束集：當(dāng)雜質(zhì)原子和其他因素使層錯(cuò)面上某些地區(qū)的能量提高時(shí)，該地區(qū)的擴(kuò)展位錯(cuò)就會(huì)變窄，甚至收縮成一個(gè)結(jié)點(diǎn)，又變成原來的全位錯(cuò)，這個(gè)現(xiàn)象稱為位錯(cuò)的束集。如下圖C點(diǎn)所示。層錯(cuò)能：形成層錯(cuò)時(shí)幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，但它破壞了晶體的完整性和正常的周期性，使電子發(fā)生反常的衍射效應(yīng)，故使晶體的能量有所增加，這部分增加的能量稱為堆垛層錯(cuò)能。簡(jiǎn)述蘭克—瑞德位錯(cuò)增值機(jī)制及位錯(cuò)的分類？（10分）蘭克—瑞德位錯(cuò)增值機(jī)制：某一滑移面上有一段刃型位錯(cuò)AB，它的兩端被位錯(cuò)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)釘住，不能運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)沿位錯(cuò)的柏氏矢量方向加切應(yīng)力，使位錯(cuò)沿滑移面向前進(jìn)行滑移運(yùn)動(dòng)。但由于AB兩端固定，所以只能使位錯(cuò)線發(fā)生彎曲，如上圖（b）所示。單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線所受的滑移力Fd=τb，它總是與位錯(cuò)線本身垂直，所以彎曲后的位錯(cuò)線每一小段繼續(xù)受到Fd的作用，會(huì)沿它的法線方向向外擴(kuò)展，其兩端則分別繞節(jié)點(diǎn)A，B發(fā)生回轉(zhuǎn)，見圖（c）所示。當(dāng)兩端彎出來的線段相互靠近時(shí)，見圖（d）所示，由于兩線段平行于柏氏矢量，但位錯(cuò)線方向相反，分別屬于左螺型位錯(cuò)和右螺型位錯(cuò)，它們互相抵消，形成一閉合的位錯(cuò)環(huán)和位錯(cuò)環(huán)內(nèi)的一小段彎曲的位錯(cuò)線。只要外加切應(yīng)力繼續(xù)作用，位錯(cuò)環(huán)便繼續(xù)向外擴(kuò)張，同時(shí)環(huán)內(nèi)的彎曲位錯(cuò)在線張力作用下又被拉直，恢復(fù)到原始狀態(tài)，并重復(fù)以前的運(yùn)動(dòng)，絡(luò)繹不絕地產(chǎn)生新的位錯(cuò)環(huán)，從而造成位錯(cuò)的增殖，并使晶體產(chǎn)生可觀的滑移量(Slippage)。位錯(cuò)的分類:1刃型位錯(cuò)；2螺型位錯(cuò)；3混合位錯(cuò)。(1)刃型位錯(cuò),假設(shè)有一個(gè)簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的晶體，在切應(yīng)力的作用下發(fā)生局部滑移，在晶體內(nèi)垂直方向出現(xiàn)了一個(gè)多余的半原子面，顯然在晶格內(nèi)產(chǎn)生了位錯(cuò)，這種位錯(cuò)在晶體中有一個(gè)刀刃狀的多余半原子面，所以稱為刃型位錯(cuò)。位錯(cuò)線的上部鄰近范圍受到壓應(yīng)力，下部鄰近范圍受到拉應(yīng)力，離位錯(cuò)線較遠(yuǎn)處原子正常排列。通常稱晶體上半部多出原子面的位錯(cuò)為正刃型位錯(cuò)，反之為負(fù)刃型位錯(cuò)。如下圖所示。(2).螺型位錯(cuò),螺型位錯(cuò)：晶體在外加應(yīng)力的作用下，沿ABCD面滑移，下圖中BC線為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界處。在BC與AD線之間上下兩層原子發(fā)生了錯(cuò)排現(xiàn)象，鏈接紊亂區(qū)原子，會(huì)畫出一螺旋路徑，該路徑所包圍的管狀原子畸變區(qū)就是螺型位錯(cuò)。(3).混合型位錯(cuò)：在外力τ作用下，兩部分晶體之間發(fā)生相對(duì)滑移，在晶體內(nèi)部已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向，這樣的位錯(cuò)稱為混合型位錯(cuò)。如下圖所示3.位錯(cuò)的表征及觀察方法有哪些？（10分）(1）表面法（或蝕坑法）。表面法（或蝕坑法）是用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ治g晶體表面，以顯示位錯(cuò)在表面的露頭。這是基于位錯(cuò)線露頭處由于應(yīng)變大或雜質(zhì)原子偏聚而比表面上其他區(qū)域更不穩(wěn)定，因而優(yōu)先被侵蝕，形成蝕坑。最常用的方法是化學(xué)侵蝕法和點(diǎn)解侵蝕法。其次是熱侵蝕法和濺射法，前者是基于位錯(cuò)露頭處的原子在高溫、真空條件下優(yōu)先蒸發(fā)，后者是基于位錯(cuò)露頭處的原子優(yōu)先被氣體粒子轟擊掉。此外，在臺(tái)階、夾雜物等缺陷處形成的是平底蝕坑，很容易地區(qū)別于位錯(cuò)露頭處的尖底蝕坑。其原理如下圖所示。（2）透射電鏡法。透射電鏡法(transmissionelectronmicroscopy，TEM)是應(yīng)用最廣的觀測(cè)位錯(cuò)及其他晶體缺陷（如堆垛層錯(cuò)、晶界、空洞等）的方法。它通常用來研究缺陷的靜態(tài)形貌和特性（如位錯(cuò)的性質(zhì)和柏氏矢量等），但有的電鏡帶有微型拉伸裝置，可以在顯微鏡下對(duì)顯微試樣（長(zhǎng)度少于3mm的試樣）進(jìn)行拉伸，從而可直接觀測(cè)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)過程，包括位錯(cuò)的增值和交互作用。由于位錯(cuò)附近點(diǎn)陣平面發(fā)生局部彎曲，納米射入位錯(cuò)附近的電子光束就會(huì)發(fā)生一定角度的衍射，相應(yīng)使透射的電子光束減弱，從而使位錯(cuò)線變?yōu)楹谏€條，即可通過透射電鏡觀察位錯(cuò)。其原理如下圖。(3)綴飾法。有許多晶體對(duì)可見光是和紅外線是透明的。對(duì)于這些晶體，雖然通常并不能直接看到位錯(cuò)，但可以通過摻入適當(dāng)?shù)摹巴鈦怼痹?，?jīng)過熱處理使之擇優(yōu)分布在位錯(cuò)線上，形成一串小珠。這種小珠會(huì)散射可見光或紅外線光，因而可用光學(xué)顯微鏡觀察到，這種方法稱為綴飾法。(4)X射線衍襯像方法。X射線衍襯像方法與電子衍襯方法非常類似，差別在于X射線的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，且不帶電。由于波長(zhǎng)更長(zhǎng)，故分辨率更低，只適于研究位錯(cuò)密度很低的材料。但由于不帶電，故X光束的穿透深度較大，可以測(cè)定較厚樣品的缺陷分布。(5)場(chǎng)離子顯微鏡觀測(cè)方法。電子顯微鏡通常不能分辨單個(gè)原子的位置（因而也不能觀察到單個(gè)的點(diǎn)缺陷）。但場(chǎng)離子顯微鏡的分辨率可高達(dá)0.2-0.3nm，故可獲得原子像，因而可以直接觀察到位錯(cuò)或其他缺陷的原子組態(tài)。4.綜述層錯(cuò)能和晶體結(jié)構(gòu)對(duì)金屬塑性變形機(jī)理的影響？（20分）（1）層錯(cuò)能對(duì)金屬塑性變形機(jī)理的影響：層錯(cuò)能是指產(chǎn)生單位面積的層錯(cuò)所需的能量。層錯(cuò)能是合金材料的一個(gè)重要物理特性，直接影響材料的力學(xué)性能、位錯(cuò)交滑移、相穩(wěn)定性。TWIP（孿晶誘變塑性）鋼中的馬氏體相變是通過奧氏體（γ）內(nèi)每隔一層{111}面上形成的堆垛層錯(cuò)來完成，因而與奧氏體基體的層錯(cuò)能相關(guān)。當(dāng)γfcc→εMs(hcp)馬氏體轉(zhuǎn)變吉布斯自由能ΔGγ→ε=-220J/m2或更低，且層錯(cuò)能低于16J/m2時(shí)，在應(yīng)力作用下發(fā)生TRIP效應(yīng)，在高應(yīng)變區(qū)會(huì)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變，由此顯著延遲鋼的縮頸，從而極大地提高了鋼的塑性。而當(dāng)γfcc→εMs(hcp)馬氏體轉(zhuǎn)變吉布斯自由能ΔGγ→ε為正值且在約110-250J/m2，層錯(cuò)能在約25J/m2時(shí)，在應(yīng)力作用下發(fā)生TWIP（孿晶誘變塑性）效應(yīng)，通過形變過程中孿晶的形成來延遲鋼的縮頸。（2）晶體結(jié)構(gòu)對(duì)金屬塑性變形機(jī)理的影響當(dāng)外應(yīng)力作用在金屬上時(shí)，如受拉，金屬內(nèi)的原子間距變大，如果這種變化是彈性范圍內(nèi)的，當(dāng)外力去除后，原子還能恢復(fù)到原來的狀態(tài)；如果外力較大，這種變化就達(dá)到了塑性階段，當(dāng)外力去除以后，沒有一部分變化就不能恢復(fù)，金屬便發(fā)生了塑性變形。（a）單晶體的塑性變形：1）滑移：滑移是晶體在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)?；浦荒茉谇袘?yīng)力作用下才能發(fā)生，不同金屬產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力（稱滑移臨界切應(yīng)力）大小不同?；瓶偸茄刂w中原子密度最大的晶面（密排面）和其密度最大的晶向（密排方向）進(jìn)行的，這是由于密排面之間、密排方向之間的間距最大，結(jié)合力最弱。因此滑移面為該晶面的密排面，滑移方向?yàn)樵撁嫔系拿芘欧较?。一個(gè)滑移面與其上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系。如體心立方晶格中，（110）面和[111]晶向即組成一個(gè)滑移系?；葡翟蕉啵饘侔l(fā)生滑移的可能性越大，塑性越好。晶格類型體心立方面心立方密排六方滑移面{110}6個(gè){111}4個(gè){0001}1個(gè)滑移方向＜111＞2個(gè)＜110＞3個(gè)＜1120＞3個(gè)滑移系數(shù)目6*2=124*3=121*3=3滑移不是剛性滑動(dòng)，而是由位錯(cuò)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。滑移是晶體內(nèi)部為位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下運(yùn)動(dòng)的結(jié)果?；撇⒎鞘蔷w兩部分沿滑移面作整體的相對(duì)滑動(dòng)，而是通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。在切應(yīng)力作用下，一個(gè)多余半原子面從晶體一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)，即位錯(cuò)自左向右移動(dòng)時(shí)，晶體產(chǎn)生滑移。位錯(cuò)滑移機(jī)制如下圖：金屬的塑性變形時(shí)由滑移這種方式進(jìn)行的，而滑移又是通過為錯(cuò)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。所以，只要阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)就可以阻礙滑移的進(jìn)行，從而提高塑性變形抗力，使強(qiáng)度提高。2）孿生：在切應(yīng)力作用下晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定晶面（孿生面）和晶向（孿生方向）發(fā)生切變的變形過程稱為孿生。孿生只在滑移很難進(jìn)行的情況下才發(fā)生。孿生機(jī)制如下圖所示：（b）多晶體的塑性變形多晶體中每個(gè)晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向（稱晶粒處于軟位向），另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方向相差較大（稱晶粒處于硬位向）。在發(fā)生滑移時(shí)，軟位向晶粒先開始。當(dāng)位錯(cuò)在晶界受阻逐漸堆積時(shí)，其它晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時(shí)晶粒分批地逐步地變形，變形分散在材料各處。如下圖所示：多晶體晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)的晶界面積越多，對(duì)位錯(cuò)的阻礙作用越大，金屬的強(qiáng)度越高。晶界與強(qiáng)度之間的關(guān)系有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式（Hall-Petch公式）：σ=σ0+k+d-1/2晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中，推遲裂紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。由于細(xì)晶粒金屬?gòu)?qiáng)度較高，塑性較好，所以斷裂時(shí)所需消耗較大的功，因而韌性也較好。5.金屬的強(qiáng)化方式有哪些？闡述不同強(qiáng)化方式中位錯(cuò)的強(qiáng)化機(jī)理？（40分）金屬的強(qiáng)化方式有：1.形變強(qiáng)化；機(jī)理：隨塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割加劇，結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階、位錯(cuò)纏結(jié)等障礙，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。a）彈性交互作用：溶質(zhì)原子是晶體匯總的一種點(diǎn)缺陷。由于溶質(zhì)原子與溶劑原子的體積不同，晶體中的溶質(zhì)原子會(huì)使其周圍晶體發(fā)生彈性畸變，而產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)，此應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生相互作用。如果溶質(zhì)原子擴(kuò)散到位錯(cuò)所在處，或位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到溶質(zhì)原子處，系統(tǒng)的總應(yīng)變能有可能降低，缺陷之間就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使彼此處于能量相對(duì)較低的位置。使位錯(cuò)與溶質(zhì)原子從低能位置分離需要做功，也就是要增加使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需的力，因而也就強(qiáng)化了晶體。這種情況屬于位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的彈性交互作用。位錯(cuò)與溶質(zhì)原子交互作用的結(jié)果，使大量的溶質(zhì)原子，尤其是間隙原子，聚集在位錯(cuò)附近區(qū)域，形成原子云，稱為柯氏氣團(tuán)。柯氏氣團(tuán)對(duì)合金的力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響，會(huì)引起強(qiáng)化效應(yīng)。因?yàn)橛袣鈭F(tuán)靠近的位錯(cuò)受外應(yīng)力作用時(shí)，位錯(cuò)的滑移會(huì)擾亂氣團(tuán)中溶質(zhì)原子的平衡分布，使整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)變能升高，所以位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受到氣團(tuán)的牽扯，或者說位錯(cuò)被氣團(tuán)釘扎。當(dāng)外力不很大，而且氣團(tuán)中的溶質(zhì)原子能夠與位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，強(qiáng)化表現(xiàn)為位錯(cuò)拖著氣團(tuán)移動(dòng)所產(chǎn)生的困難。當(dāng)外力很大時(shí)，位錯(cuò)可能掙脫氣團(tuán)的束縛。（b）化學(xué)交互作用：由于溶質(zhì)原子對(duì)不同的晶體具有不同的化學(xué)勢(shì)，所以溶質(zhì)原子在密排六方的層錯(cuò)中和在面心立方的基體中溶解的濃度是不相同的。溶質(zhì)原子的這種不均勻分布也能阻止位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)而引起強(qiáng)化。此外，由于堆垛層錯(cuò)能隨著合金的成分而變化，可想而知原子再分布后層錯(cuò)區(qū)域的寬度也會(huì)改變。這種溶質(zhì)原子圍繞著位錯(cuò)的非均勻性分布即是溶質(zhì)原子與位錯(cuò)間的一種化學(xué)交互作用，形成鈴木氣團(tuán)。鈴木氣團(tuán)強(qiáng)化合金的原因有：1）擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于層錯(cuò)區(qū)內(nèi)溶質(zhì)原子的含量與周圍基體不同，所以當(dāng)擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然要伴隨著溶質(zhì)原子在基體內(nèi)分布的變化，此時(shí)擴(kuò)展位錯(cuò)很難運(yùn)動(dòng)。2）如果擴(kuò)展位錯(cuò)與其他位錯(cuò)相交截時(shí)，必須先合并成全位錯(cuò)后才能形成割階，這個(gè)過程也需要較大應(yīng)力。（c）電化學(xué)交互作用：假如溶解于銅中的兩種溶質(zhì)原子具有同樣的點(diǎn)陣錯(cuò)配度，而它們的原子價(jià)不同，它們?nèi)匀豢梢允构倘荏w程度不同地發(fā)生硬化。這種情況表明，由于圍繞溶質(zhì)原子的電荷相對(duì)于圍繞溶劑原子的電荷具有一個(gè)增量，這個(gè)增量是與原子價(jià)有關(guān)的，所以溶質(zhì)原子與位錯(cuò)間有電學(xué)交互作用發(fā)生。電阻測(cè)定表明，高價(jià)原子溶入基體時(shí)，并不是所有的價(jià)電子都成為自由電子，有很大一部分電子與原來的原子仍保持結(jié)合狀態(tài)。另一方面，在位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)中，電子分布也要變化，于是出現(xiàn)了負(fù)離子與位錯(cuò)引起的電場(chǎng)之間的相互作用。（d）幾何交互作用：位錯(cuò)與溶質(zhì)原子之間的交互作用同溶質(zhì)原子分布的幾何位置有關(guān)，故稱為幾何交互作用。對(duì)溶質(zhì)原子B和溶劑原子A組成的固溶體，溶質(zhì)原子B分布的幾何位置有三種可能性：1)隨機(jī)分布：溶劑原子A和溶質(zhì)原子B在點(diǎn)陣中所占的位置是任意的；2)有序分布：在每個(gè)A原子周圍，B原子按一定規(guī)則分布；3)偏聚分布：同類原子聚集在一起成群分布。短程有序分布：它可有效的阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而引起強(qiáng)化。當(dāng)位錯(cuò)滑移通過短程有序區(qū)時(shí)，由于異類原子對(duì)數(shù)目的改變，會(huì)破壞短程有序，使系統(tǒng)的能量升高，故需外力附加做功，從而使強(qiáng)度升高。長(zhǎng)程有序分布：當(dāng)溶質(zhì)原子呈長(zhǎng)程有序分布時(shí)，可在滑移面兩側(cè)原子之間形成AB型原子匹配關(guān)系。當(dāng)有位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)不斷破壞這種有序關(guān)系，形成反相疇界(AntiphaseDomainBoundary)。故單個(gè)位錯(cuò)只有在附近的外力作用下才能運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償形成反相疇界所需的能量。固溶強(qiáng)化；機(jī)理：一是溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對(duì)滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)有阻礙作用；二是位錯(cuò)線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力；三是溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)的偏聚阻礙擴(kuò)展位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。所有阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，增加位錯(cuò)移動(dòng)阻力的因素都可使強(qiáng)度提高。第二相強(qiáng)化；機(jī)理：第二相粒子可以有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)遇到滑移面上的第二相時(shí)，或切過，繞過，這樣的滑移變形才能繼續(xù)進(jìn)行。這一過程要消耗額外的能量，需要提高外加應(yīng)力，所以造成強(qiáng)化。第二相與位錯(cuò)間相互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高了合金的變形抗力。通常將第二相粒子強(qiáng)化分為沉淀強(qiáng)化(PrecipitationStrengthening)與彌散強(qiáng)化(DispersionStrengthening)兩類。但就障礙機(jī)制而定，趨向于以粒子本身的變形特性作為區(qū)分第二相強(qiáng)化機(jī)制的出發(fā)點(diǎn)。對(duì)可變形粒子，粒子的性能是影響強(qiáng)化效果的關(guān)鍵，而粒子尺寸的影響較小。對(duì)不可變形粒子，強(qiáng)化效果主要取決于粒子尺寸及彌散度，而與粒子本身性能無關(guān)。（a）可變性粒子強(qiáng)化：當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ訛榭勺冃挝⒘r(shí)，位錯(cuò)將切過粒子使之隨同基體一起變形，在這種情況下，強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)，以及與基體的聯(lián)系，其強(qiáng)化機(jī)制非常復(fù)雜，且因合金而異，其主要作用如下：1）位錯(cuò)切過粒子時(shí)，粒子產(chǎn)生寬度為b的表面臺(tái)階，由于出現(xiàn)了新的表面積，使總的界面能升高。2）當(dāng)粒子是有序結(jié)構(gòu)時(shí)，則位錯(cuò)切過粒子時(shí)會(huì)打亂滑移面上下的有序排列，產(chǎn)生反相疇界，引起能量的升高。3）由于第二相粒子與基體的晶體點(diǎn)陣不同或至少是點(diǎn)陣常數(shù)不同，故當(dāng)位錯(cuò)切過粒子時(shí)必然在其滑移面上引起原子的錯(cuò)排，需要額外做功，給位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)帶來困難。4）由于粒子與基體的比體積差別，而且沉淀粒子與母相之間保持共格(Coherent)或半共格結(jié)合，故在粒子周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)力場(chǎng)，此應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生交互作用，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙。5）由于基體與粒子中的滑移面取向不一致，則位錯(cuò)切過后會(huì)產(chǎn)生一割階，割階存在會(huì)阻礙整個(gè)位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)。6）由于粒子的層錯(cuò)能與基體不同，當(dāng)擴(kuò)展位錯(cuò)通過后，其寬度會(huì)發(fā)生變化，引起能量升高。（b）不可變性粒子強(qiáng)化：工程上重要的合金，第二相質(zhì)點(diǎn)的含量并不大，但卻極彌散地分布在基體上，在很多情況下，這些第二相是中間相，具有比基體大得多的硬度，利用熱處理方法可有效地控制第二相的大小和分布。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)間距l(xiāng)<位錯(cuò)線曲率半徑r時(shí)，位錯(cuò)的彎曲不能像應(yīng)力場(chǎng)變化那樣急劇，表現(xiàn)出一定的“軟”性，位錯(cuò)線兩邊的應(yīng)力場(chǎng)會(huì)部分地互相抵消，得不到最大強(qiáng)化。即質(zhì)點(diǎn)非常彌散時(shí)，位錯(cuò)線只能跨過它們，如圖（a）。當(dāng)l=r時(shí)，位錯(cuò)線所能達(dá)到的曲率，恰好與質(zhì)點(diǎn)間距相等。位錯(cuò)所遇到的阻礙等于它所面臨的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力場(chǎng)的作用的算術(shù)和，因而合金得到最大強(qiáng)化。這時(shí)l=l臨界，約20-100原子間距，如圖（b）。若l再增大，位錯(cuò)線足夠“柔軟”，繞過質(zhì)點(diǎn)所需的應(yīng)力卻要降低，所以開始軟化，如圖（c）。位錯(cuò)繞過第二相質(zhì)點(diǎn)時(shí)，要在質(zhì)點(diǎn)周圍留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)，使質(zhì)點(diǎn)有效尺寸增加，而質(zhì)點(diǎn)間距減小，于是引起變形應(yīng)力增大，其結(jié)果是使得在有彌散相質(zhì)點(diǎn)的合金中加工硬化速度更快。4，細(xì)晶強(qiáng)化；機(jī)理：晶界是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)過程中的障礙。晶界增多，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙作用增強(qiáng)，致使位錯(cuò)在晶界處塞積（即位錯(cuò)密度增加），金屬的強(qiáng)度增加；在單個(gè)晶粒內(nèi)部，塞積的位錯(cuò)群的長(zhǎng)度減小，應(yīng)力集中較小，不足于使位錯(cuò)源開動(dòng)，必須增加外力。多數(shù)晶體物質(zhì)是由許多晶粒所組成，屬于同一固相但位向不同的晶粒之間的界面稱為晶界，它是一種內(nèi)界面；而每個(gè)晶粒有時(shí)又由若干個(gè)位向稍有