细化晶粒为什么能提高材料的强度又提高材料的塑性和韧性

Question

如题所述

Answer 1

因为通过细化晶粒，金属材料力学性得到了提高：细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小。

通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。

这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。

扩展资料

细化晶粒的方法有以下四种：

1、增加过冷度：过冷度增加，形核率与长大速度都增加，但两者的增加速度不同，形核率的增长率大于长大速度的增长率。在一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，晶粒越细小。

2、变质处理：向金属液中添加少量活性物质，促进液体金属内部生核或改变晶体成长过程的一种方法，生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。

3、振动与搅拌。

4、对于冷变形的金属可以通过控制变形度，退火温度来细化晶粒。

参考资料来源：百度百科-细晶强化

Answer 2

晶界面是位错运动的障碍，因而晶粒越细小，晶界越多，位错被阻滞的地方就越多，多晶体的强度就越高。
细化的晶粒在提高多晶体强度的同时，也使其塑性与韧性得以提高。因为晶粒越细，单位体积内晶粒越多，形变时同样的形变量可分散到更多的晶粒中，产生较均匀的形变而不会造成局部应力过度集中，引起裂纹的过早产生与发展。本回答被网友采纳

Answer 3

晶粒越细小，晶界在多晶体中占得体积百分比越大，对错位运动产生的阻碍也越大，从而对材料起到强化左右；同时，当总的塑性变形量一定时，细化晶粒后可以使位错在更多的晶粒中产生运动，使塑形变形更均匀，因而不易产生应力集中，从而提高塑性韧性。

Answer 4

根据Hall2petch 公式:σs=σ0+Kd-1/2 式中，σs是材料的屈服强度，σ0是与材料有关的常数，K 是常数，d 是晶粒直径。可以看出,材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比。因此,晶粒细化既能提高材料的强度,又能提高材料塑性,同时也能显著提高其力学性能。细化晶粒是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法,目前人们采用了许多办法细化金属的晶粒。