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鋁基復合材料晶格就畸變得越嚴重強化效果就越大

鋁基復合材料外來原子固溶于基體中后,一方面能阻礙錯位運動,另方面由于外來原子與基體金屬原子直徑不同,會使晶格畸變,產生應變場,且會與位錯發生交互作用。溶質原子作為位錯運動的阻礙,提升塑性抗力,這是兩方面的原因造成的:一是溶質原子引起晶格畸變,增加位錯密度,鋁基復合材料溶質原子造成的晶格畸變程度和溶解度因溶質原子與溶劑原子的差異及溶解的不同而不同,溶質原子溶的越多,晶格就畸變得越嚴重,強化效果就越大;另一方面,溶質原子與位錯的交互詐用,使位錯處于穩定狀態,溶質原子大都趨向于分布在位錯周圍。對于置換固溶體,比溶劑原子小的溶質原子往往擴散到刃形位錯下方的受拉部位,形成柯氏氣團。

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鋁基復合材料位錯能量下降,處于穩定狀態,對位錯起了束縛作用。位錯為擺脫柯氏氣團的束縛而奮力移動,因此必須施加更大的外力,也就是說金屬的變形抗力上升了。鋁基復合材料金屬中的位錯密度總是隨粒子尺寸減小而上升,隨著粒子體積分數的增加,位錯密度增加,強度上升。在鋁基復合材料中,由于顆粒增強體尺寸小,體積分數高,增強體A13Zr和A12O3的熱脹系數與基體鋁基復合材料的又存在差異,會在顆粒周圍引發大量的附加位錯,因而復合材料的位錯密度大大上升,從而提高了復合材料的強度。

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鋁基復合材料金屬晶體中總是有位錯的。晶體的完整性和理論強度計算都表明,消除位錯才能提高強度,可是與之相反,金屬晶體缺陷理論則認為,增加位錯密度也可以有效地提高強度。鋁基復合材料在顆粒增強的金屬基復合材料中,增強體與基體的熱脹系數相差甚大,從而引發巨大的熱應力,造成塑性變形,使復合材料中的位錯密度上升??茖W家的計算表明,原位鋁基復合材料的四種強化機制對強度貢獻各不相同,位錯對強化貢獻最大,固溶對強化的貢獻最小,各種強化機制對此種復化材料強度的提高。


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