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【求助】【求助】为什么细化晶粒可以同时提高材料的硬度、塑性和韧性
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我知道细化晶粒，使得界面增加，阻碍位错的运动，从而阻碍材料的塑性变形，提高强度。那么细化晶粒得出的结果应该是塑性降低，硬度增大？还有韧性的影响是怎么样的？请高手帮忙解释一下吧，越详细越好！谢谢 [ Last edited by ding2008212 on 2011-3-25 at 12:19 ] |
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★ ★
zqfly(金币+2): 2011-03-24 16:30:26
tttl060(金币+2): 正确的见解任何时候都欢迎。 2011-03-25 11:38:51
zqfly(金币+2): 2011-03-24 16:30:26
tttl060(金币+2): 正确的见解任何时候都欢迎。 2011-03-25 11:38:51
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一般而言，硬度和强度有3倍关系，也就是说硬度越高的材料，对应的强度可能越高！不过有些材料可能例外，比如延性非常好的fcc单晶体材料，或者脆性很大的陶瓷材料。。 在教科书中，细化晶粒作为4种强化手段之一，是唯一能够同时提高强度和塑性的方法。但是这也仅限于晶粒尺寸微米级的多晶金属材料中。对于超细晶和纳米晶，我们常常看到，随着晶粒的不断细化，强度升高(似乎也存在一极值强度，@~10nm size)，但是塑性会降低！这中间有着变形机制的改变，要具体问题具体分析！ 至于韧性，在上学时，老师讲韧性是强度和塑性的综合体现，实际上就是断裂所消耗能量的一个度量。很明显，和能量相关。一般而言对韧性的直接测量如动态的冲击功作为韧性的衡量旧是断裂消耗能量的体现；而通过静态拉伸，可测得材料的静力韧度，就是应力应变曲线下的面积（能量密度），也是材料韧性的一种体现。因此，如果考虑静力韧度，我们看到，只有强度和塑性都比较好时，方可以达到较好的韧性。正如2楼所说，细化晶粒会增加断裂所消耗的能量，因此可提高韧性。但正如上面所说，细化晶粒而提高韧性，也只是对于晶粒尺寸微米级的多晶体金属材料。其实对于纳米晶，其韧性并不好！ |
9楼2011-03-21 08:13:58
comma
专家顾问 (知名作家)
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12楼2011-03-24 23:13:11
★ ★ ★ ★
xucz(金币+2): 很棒，谢谢热心回复！！！ 2011-03-20 13:28:08
zqfly(金币+2): 2011-03-24 16:30:05
tttl060(金币+2): 正确的见解任何时候都欢迎。 2011-03-25 11:38:33
xucz(金币+2): 很棒，谢谢热心回复！！！ 2011-03-20 13:28:08
zqfly(金币+2): 2011-03-24 16:30:05
tttl060(金币+2): 正确的见解任何时候都欢迎。 2011-03-25 11:38:33
| 楼主把塑性的概念模糊了，所谓塑性是材料抵抗变形的能力，在应力应变曲线上就表现为屈服点到断裂的阶段，而硬度是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，硬度大不一定塑性就好，例如陶瓷材料与金属比硬度一般都大，塑性就比金属差。所以细化晶粒可增加晶界对位错的阻碍，从而提高材料抗变形的能力，从而可以提高材料在室温下的抗变形、抗断裂的强度。而韧性是材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现，由于晶界两边的晶粒取向不同，因而晶界是原子排列紊乱的区域，其位错结构比较复杂，当变形由一个晶粒横过晶界达到临近晶粒时，穿过复杂位错结构的晶界比较困难，而穿过后，滑移方向要改变，这种变形过程要消耗较大的能量，因而起了强化和韧化的作用，所以细化晶粒对韧性是有益的。 |
2楼2011-03-20 12:59:25
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
qlf_126: 金币+1, 感谢参与交流！ 2012-04-06 12:39:21
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
qlf_126: 金币+1, 感谢参与交流！ 2012-04-06 12:39:21
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纳米晶由于晶粒尺寸非常细小，晶界运动变得比较重要，此时晶界迁移、晶粒转动、剪切局部化等微观机制发挥作用，所以强度与晶粒尺寸间的关系不再满足H-P关系。 具体可见以下文献： Meyers, M. A., A. Mishra and D. J. Benson, Mechanical properties of nanocrystalline materials. Prog. Mater. Sci. 51 (2006) 427-556. Cheng, S., J. A. Spencer and W. W. Milligan, Strength and tension/compression asymmetry in nanostructured and ultrafine-grain metals. Acta Mater. 51 (2003) 4505-4518. good luck! |
17楼2012-03-30 08:37:23
20楼2013-08-29 16:05:06
3楼2011-03-20 13:15:12
5楼2011-03-20 13:58:39
6楼2011-03-20 18:42:59
7楼2011-03-20 21:05:24
11楼2011-03-24 20:03:18
13楼2011-03-25 12:19:49
14楼2011-03-26 22:57:20
15楼2011-03-28 22:37:23
16楼2012-03-29 21:49:12
18楼2012-03-30 09:40:47
19楼2013-07-30 23:03:59
21楼2013-09-04 22:38:08
22楼2013-09-04 22:39:37
23楼2013-09-04 23:27:02
24楼2013-09-05 10:05:43
25楼2014-01-13 19:51:29
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zyxme4楼
2011-03-20 13:35
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zyxme8楼
2011-03-20 23:55
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blackdon10楼
2011-03-21 09:42
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