资料-《晶体缺陷与强度理论》
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非晶合金的强度研究及进展非晶合金,又称金属玻璃,由于具有优异的物理、化学、光学、磁学和力学性能,受到人们的普遍关注,成为材料领域的研究热点之一。
大量的研究与开发工作表明,非晶合金材料在许多实用性能方面具有十分明显的优势,具有良好的应用前景。
非晶合金研究的进展,不仅突破了长期以来金属合金只能以结晶态形式凝固这一传统认识,丰富了合金液固相变理论,而且在合金的非晶形成能力、非晶合金的相结构及其相演化过程、非晶合金的性能等方面的研究都取得了大量成果。
1非晶合金的发展历史自从1960 年首次用熔体快速凝固方法制备出Au-Cu 非晶合金以来,在随后的30 年里,大量的非晶合金已经被制备出来。
众所周知,在1990年以前可以用105K/s 的冷却速率制备出Fe 基、Co 基和Ni 基非晶合金,但这些合金的厚度都小于50 µm,其中,作为特例的贵金属基Pd-Ni-P 和Pt-Ni-P 合金系,其临界冷却速度也在103 K/s 的数量级。
在1974 年Chen对Pb-T-P(T=Ni, Co, Fe)合金进行了系统的研究并制备出了厚度为 1 mm 的非晶合金。
在1982 年,可以制备出临界尺寸较大的Au55 Pd22.5 Sb22.5非晶合金。
虽然在大块非晶合金的研究中取得了突出的进展,但是这些合金的成本昂贵,在长达十几年的时间内,利用非贵金属制备大块非晶合金的愿望始终未能实现,使非晶合金的应用范围受到很大限制。
上世纪八十年代后期,日本学者 A. Inoue(井上明久)领导的课题组首先在非贵金属系大块非晶合金制备方面取得了突破,并受到同行的关注。
自从1988 年以来,发现可以用更低的临界冷却速率制备出新的多组元合金体系,包括Mg 基、Zr基、Fe 基、Pd基[、La 基、Ti基和Ni 基合金体系。
由于发现了具有很强的非晶形成能力的合金体系,使得在临界冷却速度低于102 K/s 的条件下,用一般的工艺方法(铜模铸造方法等)即可获得三维尺寸在毫米以上量级的大块非晶合金。
合金材料的晶体缺陷与强度合金作为一种重要的材料,具有较高的强度和优异的性能,广泛应用于各个领域。
然而,在合金的制备过程中,晶体缺陷是无法避免的。
晶体缺陷的存在对合金的性能会产生一定的影响,并直接关系到合金的强度。
本文将对合金材料的晶体缺陷与强度进行探讨。
一、晶体缺陷的种类及其影响晶体缺陷是指晶体结构中存在的与完美晶体结构不一致的部分。
合金材料中常见的晶体缺陷有点缺陷、面缺陷和体缺陷。
这些晶体缺陷会导致合金中的原子位置发生错位或者空隙,从而改变了合金的原子排列和结构。
1. 点缺陷点缺陷是指晶体中某个位置的原子缺失或者替代。
常见的点缺陷有原子间隙、空位和固溶体原子替代等。
点缺陷的存在会导致原子结构的不均匀,增加晶体网络的不规则性,从而降低了合金的强度。
2. 面缺陷面缺陷是指晶体中某个平面上的原子排列出现错误,例如层错和晶界。
面缺陷会对合金的强度和韧性产生显著影响。
层错会导致晶体中局部应力集中,容易引发晶体的滑移和断裂,从而降低了合金的强度。
晶界则会导致晶体结构的边界变得复杂,阻碍了晶体的位错运动,增加了合金的强度和硬度。
3. 体缺陷体缺陷是指晶体内部出现的空隙、间隙等缺陷。
这些缺陷会导致晶体结构的不完整,增加晶体中的缺陷密度,并对合金的机械性能产生明显的影响。
体缺陷的存在会导致合金的变形行为变得复杂,从而影响了合金的强度和可塑性。
二、晶体缺陷与强度的关系晶体缺陷的存在对合金的强度产生重要影响。
晶体缺陷会导致原子结构的不均匀,且增加合金中的位错密度,从而使合金的屈服强度、抗拉强度和硬度等机械性能发生变化。
1. 位错的产生与强度位错是晶体缺陷中最常见的一种形式。
在合金中,位错的产生与晶体的滑移运动密切相关。
当合金受到外力作用时,位错会迅速增多,通过滑移运动来平衡应力。
位错密度增加会导致合金的强度增加,抵抗外力的作用。
2. 晶界的作用晶界是晶体缺陷中较为明显的一种形式,也是合金中强度影响较大的因素之一。
晶界会阻碍原子的位错运动并改变其运动路径,增加了合金的塑性变形阻力,从而提高了合金的屈服强度和硬度。