1、第五章三-四節(jié)材料科學(xué)基礎(chǔ)第十章第二節(jié) 材料韌化基本原理材料的強(qiáng)韌化一、金屬材料的韌化原理改善材料的韌性的基本途徑1 減少誘發(fā)微裂紋的組成相2 提高基體的塑性材料的韌性是強(qiáng)度和塑性的綜合體現(xiàn)3 增加組織的塑性形變均勻性（減少應(yīng)力集中）4 避免晶界弱化，防止裂紋沿晶界的形核和擴(kuò)展材料的強(qiáng)韌化5 強(qiáng)化同時(shí)的增韌(1)位錯(cuò)強(qiáng)化與塑性和韌性位錯(cuò)密度升高會(huì)提高強(qiáng)度而降低塑性和韌性。可動(dòng)的未被鎖住的位錯(cuò)對(duì)韌性的損害小于被沉淀物或固溶原子鎖住的位錯(cuò)。故提高可動(dòng)位錯(cuò)密度對(duì)塑性和韌性均有利。(2)固溶強(qiáng)化與塑性固溶強(qiáng)化應(yīng)在保證強(qiáng)度的同時(shí)提高塑性。通過添加合適的合金元素，如，Ni，可促進(jìn)交滑移，改善塑性。另外，調(diào)

2、整間隙原子的添加濃度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和塑韌性的最佳配合。材料的強(qiáng)韌化(3)細(xì)化晶粒與塑性細(xì)化晶粒既能提高強(qiáng)度，又能同時(shí)優(yōu)化塑性和韌性，是目前公認(rèn)最佳的實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)韌化的途徑。(4)沉淀相顆粒與塑性沉淀顆粒會(huì)通過彌散強(qiáng)化提高基體的強(qiáng)度和硬度，但可能會(huì)明顯降低塑性和韌性。尤其，條帶狀、片狀析出物，以及沿晶界網(wǎng)狀析出的沉淀相，均顯著降低材料塑性。減少沉淀相的析出數(shù)量，改善沉淀相的形狀和分布狀態(tài)，可改善材料塑性。材料的強(qiáng)韌化二、高聚物的韌化原理(1) 增塑劑與沖擊韌性添加增塑劑使分子間作用力減小，鏈段以至大分子容易運(yùn)動(dòng)，使高分子材料的沖擊韌性提高。(2) 分子結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量與沖擊韌性如果大分子結(jié)構(gòu)和分子間

3、作用力的作用使高分子材料的堆砌密度小，玻璃化溫度低時(shí)，沖擊韌性則高。如果大分子鏈的柔順性好，可提高結(jié)晶性高分子材料的結(jié)晶能力，結(jié)晶度高則會(huì)使沖擊韌性下降。材料的強(qiáng)韌化相對(duì)分子質(zhì)量增大使分子鍵的纏結(jié)點(diǎn)增多，有利于伸長率和強(qiáng)度的提高，兩者又使高分子材料的沖擊韌性獲得改善。(3) 嵌段共聚與沖擊韌性在玻璃化溫度高的鏈段之間嵌入玻璃化溫度低的鏈段可發(fā)揮良好的配合作用，既保證高的強(qiáng)度和硬度，又又好的韌性。(4) 共混與沖擊韌性與橡膠態(tài)高聚物摻混的樹脂。橡膠顆粒的承載作用三、無機(jī)非金屬材料的韌化機(jī)理(1) 相變?cè)鲰gZrO2陶瓷中四方相的ZrO2向單斜相的ZrO2轉(zhuǎn)變，伴隨有體積膨脹。當(dāng)有較大外應(yīng)力作用時(shí)，

4、基體的約束作用減弱，促進(jìn)相變，會(huì)引發(fā)微裂紋，從而消除應(yīng)力集中，吸收了主裂紋擴(kuò)展的能量，提高斷裂韌性。材料的強(qiáng)韌化(2) 微裂紋增韌大多數(shù)情況下，陶瓷材料中存在裂紋。如果在主裂紋尖端存在相變誘導(dǎo)微裂紋區(qū)，由微裂紋吸收裂紋擴(kuò)展過程中的能量，則可有效阻止主裂紋的擴(kuò)展，起到增韌的目的。材料的強(qiáng)韌化材料科學(xué)基礎(chǔ)第十章第三節(jié) 材料強(qiáng)韌化方法示例一、金屬材料強(qiáng)韌化的例子材料的強(qiáng)韌化低碳馬氏體鋼的強(qiáng)韌化(1)碳的間隙固溶強(qiáng)化(2)碳化物(回火時(shí)產(chǎn)生)的沉淀顆粒強(qiáng)化材料的強(qiáng)韌化(3)亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯(cuò), 位錯(cuò)強(qiáng)化作用(4)可動(dòng)位錯(cuò)緩解局部應(yīng)力集中, 延緩裂紋產(chǎn)生, 塑性和韌性(5)殘余奧氏體薄膜阻擋裂紋擴(kuò)展, 塑性和韌性材料的強(qiáng)韌化二、高分子材料強(qiáng)韌化的例子三、陶瓷材料強(qiáng)韌化的例子Al2O3-ZrO2 +Y2O3 (ZTA)陶瓷材料材料的強(qiáng)韌化四、復(fù)合材料的強(qiáng)韌化 Al2O3 /Al-1.5M