Udbyttestyrke af metalliske materialer og dets indflydelsesfaktorer

Flydestyrke refererer til, at materialet begynder at producere makroplastisk deformation, når spændingen. For flydefænomenet er oplagt materiale, flydespænding på flydegrænsen for spænding - flydeværdi; for udbyttefænomenet er ikke indlysende materiale, vil det normalt være spænding - tøjningskurven for at sørge for forekomsten af ​​en vis mængde resterende deformation som standard, såsom normalt 0.2% resterende deformation af spænding som flydespænding, symbolet for σ0.2 eller σys.
Flydespænding bruges normalt som et evalueringsindeks for faste materialers mekaniske egenskaber og er den faktiske brugsgrænse for materialet.
Iboende faktorer, der påvirker flydestyrken
Iboende faktorer, der påvirker flydestyrken, er:
1. metalkarakter og gittertype - Flydespændingen af ​​en ren metallisk enkeltkrystal bestemmes af modstanden mod dislokationsbevægelse. Disse modstande er differentieret mellem gittermodstand og modstand som følge af interaktioner mellem dislokationer. Gitterkræfterne er relateret til dislokationsbredderne og Bergner-vektorerne, som begge igen er relateret til krystalstrukturen. Modstanden, der genereres af inter-dislokations-interaktion, omfatter modstanden, der genereres af interaktionen mellem parallelle dislokationer og modstanden, der genereres af interaktionen mellem bevægelige dislokationer og skov-dislokationer. Det udtrykkes ved formlen: T= Gb/L, hvor er skaleringsfaktoren, og fordi tætheden ρ er proportional med 1/L2, derfor T= Gbρ1/2, som viser, at en stigning i densiteten øger flydespændingen.
2. Kornstørrelse og understruktur - effekten af ​​kornstørrelse er en afspejling af effekten af ​​korngrænser, reduktion af kornstørrelse vil øge antallet af dislokationsbevægelsesbarrierer og reducere længden af ​​dislokationstilstopningsgruppen inde i kornet, hvilket vil resultere i en stigning i flydespænding. Mange metaller og legeringer af sammenhængens flydespænding og kornstørrelse er i overensstemmelse med Holpeggers formel σs=σj + kyd-1/2, hvor σj er dislokationen i basismetallet i bevægelsen af den samlede modstand, også kendt som friktionsmodstand, som bestemmes af krystalstrukturen og tætheden af ​​dislokationer; ky er et mål for korngrænserne på styrkelsen af ​​bidraget til størrelsen af ​​pegging-konstanten, eller at enden af ​​slipbåndet af spændingskoncentrationskoefficienten; d for den gennemsnitlige størrelse af kornene. Subgranulære grænser virker på samme måde som korngrænser og hæmmer også bevægelsen af ​​dislokationer.
3. opløste elementer - rent metal ind i de opløste atomer for at danne interstitiel eller erstatningstype fast opløsning legering vil betydeligt øge flydegrænsen, dette er den faste opløsning styrkelse. Dette skyldes hovedsageligt de opløste atomer og opløsningsmiddelatomer med forskellige diametre, i det opløste stof omkring dannelsen af ​​gitterforvrængningsspændingsfeltet frembringer spændingsfeltet interaktion, således at dislokationsbevægelsen blokeres, hvorved flydespændingen øges.

4. anden fase - konstruktion af metalliske materialer, hvis mikrostruktur generelt er flerfaset. Effekten af ​​den anden fase på flydespændingen er stærkt relateret til, om plasmaerne selv kan deformeres under flydedeformationen af ​​det metalliske materiale. Følgelig kan anden fase plasmaer opdeles i to kategorier: ikke-deformerbare og deformerbare.
Ifølge dislokationsteorien kan dislokationslinjen kun omgå de udeformerbare andenfaseplasmaer, og af denne grund skal linjespændingen af ​​bøjningsdislokationen overvindes. Flydestyrken og rheologisk spænding af metalliske materialer med ikke-deformerbare andenfaseplasmaer bestemmes af afstanden mellem andenfaseplasmaerne. Ved deformerbare andenfaseplasmaer kan dislokationerne skæres igennem og deformeres sammen med matrixen, hvorved flydespændingen også øges.
Den forstærkende effekt af anden fase er også relateret til dens størrelse, form, antal og fordeling, samt styrke, plasticitet og tilsvarende hærdningsegenskaber af anden fase og matricen, den krystallografiske tilpasning mellem de to faser og grænsefladeenergien . For det samme volumenforhold i den anden fase påvirker de langstrakte plasmaer dislokationsbevægelsen væsentligt, således at flydespændingen af ​​et metallisk materiale med en sådan organisation er højere end for en sfærisk.
Sammenfattende, karakterisere metal spor plastisk deformation modstand af flydespænding er en sammensætning, organisation er ekstremt følsom over for de mekaniske egenskaber af indekset, påvirket af mange iboende faktorer, ændre legering sammensætning eller varmebehandling proces kan gøre udbyttestyrken til at producere væsentlige ændringer.
Indflydelse på udbyttestyrken af ​​ydre faktorer
1. temperatur - metalmaterialets generelle temperatur fald i udbyttestyrken, men metalmaterialets krystalstruktur er anderledes, tendensen til forandring er ikke den samme.
2. belastningshastighed - ved strækning øges belastningshastigheden, belastningshastigheden øges, metalmaterialets styrke vil stige. Dette skyldes hovedsageligt, at enhver form for metal har sin egen plastiske deformationsudbredelseshastighed, hvis belastningshastigheden er større end dens egen plastiske udbredelseshastighed, vil uundgåeligt føre til en stigning i flydegrænsen. Dette skyldes, at hvis belastningshastigheden er for høj, er rotationen af ​​det krystallografiske plan i retning af den ydre kraft utilstrækkelig, og glid hæmmes i væksten og udvidelsen af ​​prøven, hvilket manifesterer sig makroskopisk i form af en stigning i modstanden mod den initierende plastiske deformation. Dette er, med generering af deformationshærdning, kan den spontane eliminering af hærdning af reaktionen ikke udføres, og deformationshærdning vil forhindre den fortsatte udvikling af deformation, så for at opnå den ønskede resterende deformation er det nødvendigt at fortsætte med at øge den ydre kraft, hvilket også kommer til udtryk som en stigning i modstanden mod den indledende plastiske deformation.

3. Spændingstilstand - spændingstilstand på metalmaterialers flydespænding er også meget vigtig. Jo større komponent af forskydningsspænding, jo mere befordrende for plastisk deformation af materialet, jo lavere flydespænding, så torsion end flydespænding af trækstyrke lav, trækstyrke end flydespænding ved bøjning lav, samme spændingstilstand af materialet flydespænding er anderledes, er ikke en ændring i arten af ​​materialet, men materialet i forskellige betingelser for udførelsen af ​​den mekaniske opførsel af de forskellige alene. Vi plejer at sige, at materialets flydespænding generelt refererer til flydespændingen ved envejsstrækning.
Hvordan man forbedrer flydespændingen
1. Legeringsmodifikation
Legeringsmodifikation er en almindelig metode til at forbedre flydespændingen af ​​metaller. Gennem tilsætning af elementer i metallet, dannelse af fast opløsning, udfældningshærdningsfase eller interstitiel fast opløsning osv., for at forbedre metallets mikrostruktur og derved forbedre metallets styrke. For eksempel kan tilføjelsen af ​​sjældne jordarters elementer til aluminiumslegeringer øge deres flydespænding betydeligt.
2. Varmebehandling
Varmebehandling omfatter udglødning, bratkøling og hærdningsmetoder. Ved at styre temperaturen, tiden og afkølingshastigheden for varmebehandlingen forfines metallets kornstørrelse, korngrænsen renses, og dislokationstætheden øges for at forbedre metallets udbyttestyrke. For eksempel kan bratkøling øge stålets flydespænding og hårdhed markant.
3. Koldt arbejde hærdning
Koldbearbejdningshærdning refererer til stigningen af ​​dislokationstæthed gennem koldbearbejdningsdeformation af metal og forbedring af metals styrke og hårdhed ved at hindre bevægelsen af ​​dislokationer. Brug normalt kompression, stræk, bøjning og andre kolde arbejdsmetoder. For eksempel kan kobber øge sin flydespænding betydeligt efter trækdeformation.
4. Korngrænseteknik
Korngrænseteknik er en metode til at forbedre flydespændingen af ​​metaller ved at udnytte effekten af ​​korngrænser på materialeegenskaber. Ved at kontrollere vekselvirkningen af ​​metalkorngrænser og den hæmmende effekt af dislokationer kan metallers flydespænding forbedres væsentligt. For eksempel kan flydespændingen af ​​kobber forbedres væsentligt ved at justere korngrænsevinklen og korngrænsemorfologi.
5. Overfladebehandling
Overfladebehandling er en metode til forbedring af metals flydespænding gennem overflademodifikation. For eksempel kan brugen af ​​kemisk kobberbelægningsteknologi få ståloverfladen til at danne et lag af ensartet kobberbelægning, så ståloverfladen danner en ny struktur og organisation, og derved forbedrer dens flydestyrke.
Sammenfattende er der forskellige metoder til at forbedre flydespændingen af ​​metalliske materialer, herunder legeringsmodifikation, varmebehandling, koldbearbejdningshærdning, korngrænseteknik og overfladebehandling. I praktisk anvendelse er det nødvendigt at vælge passende metoder til forbedring i henhold til forskellige materialetyper og brugsmiljøer.