《材料科学基础A-Ⅱ》课程调研报告模板.docx

《材料科学基础A-Ⅱ》课程调研报告 调研报告要求 1. 围绕高熵合金及其应用、 超塑性材料及其应用、第二相强化原理及其应用、 形状记忆合金及其应用、材料织构形成及其应用等主题，阅读不少于5篇的参考文献，总结相关内容撰写调研报告。 2. 报告要求利用word编辑，由封面、目录、正文、参考文献组成。全文字体采用宋体，标题四号字体，正文小四字体，1.5倍行间距，字数不少于2000字，A4纸打印。 3. 在报告最后一页附上参考文献目录或网址。 4. 在第14周提交电子版，经老师审核合格或打印纸质版。 5. 打印时此页打印在封面页反面。 目 录 目录 25592 目录 1 TOC \o "1-1" \h \u 25592 正文 2 24418 参考文献 4 3685 评分标准 5 19010 调研要求 6 正 文 第二相强化 对于金属材料来说，如何提高其力学性能一直是多少材料人的研究课题，纵观历史长河，我们可以看到古代工匠用熔炼加锻打的方式来去除金属内杂质的方法来让自己的金属不容易被轻易砍断，到现在的工厂中用各种新的方法来提高金属的力学性能来实现在各种不同场合下的金属能长时间工作。对于金属来说，强度是一个很重要的力学指标，现代金属强化方法大致分为四种，分别是固溶强化，第二相强化，形变强化，细晶强化。 对于一个材料来说，单一材料的属性总归是有上限的，古代武器的进化就是一个最好的例子，从原始的木棒到石器，到后来的铁器，士兵们从杂质较多的白铁到后续工匠打造的各种的宝剑，例如著名的龙泉宝刀以及鱼肠剑。金属的杂质去除让武器有了更好的硬度和强度，但单一金属的上限太低，所以有了镀层和合金的出现，历史上那些有名的武器大多都采用了多种金属复合的方式。今天我们来重点看看什么是第二相强化。 强化的最终目的就是提高材料强度，使位错滑移变得困难。强度的定义是指材料对塑性变形和断裂的抵抗能力，而塑性变形变形的本质是材料内部的位错产生滑移，所以第二相强化的目的也是用新相来阻碍位错的运动。所以通过各种手段使第二相达成弥散分布，阻碍合金的位错运动，就能提高屈服强度和抗拉强度。第二相强化的机理可以见下图。 第二相强化从第二相的来源来看分为弥散强化和沉淀强化。弥散强化是通过外来方式引入第二相颗粒，然后增加弥散相的量或者在量不变的情况下细化弥散相的尺寸来提高材料的强度，一般通过粉末烧结或内氧化获得第二相。沉淀强化是指从母相中析出的新相颗粒弥散分布在基体中阻碍位错运动而强化，一般通过相变热处理获得第二相。下面我们来看两个实例。 粉末冶金法获得的弥散强化 铂合金的组织看起来有序，铂合金的密度达到了概念值，晶粒看起来不大而且分布很有序，加工性能优异。在同等条件下，弥散强化后的铂合金材料的在高温下持久工作的的能力远优于熔炼状态的铂合金材料，具体表现为弥散着新的强化相氧化锆颗粒，伴随着强化相的加入，从而减少了晶界的缺陷，降低了晶界的扩散速度，从而减缓了位错攀移，对位错进行了钉扎从而阻止了晶粒长大导致力学性能下降的问题。因为第二相强化对位错有钉扎作用，所以提高了合金的强度，使用寿命 ，高温强度和抗蠕变性。 铂金材料在高温下长期使用时，它的晶粒更容易长大，同时在高温下力学性能也受到影响，所以在承受高温应 力的使用条件下，它的使用寿命大大缩短。 此外，镁合金在工业金属中的密度最小，约为铝的2/3和钢的1/4，这取决于合金的成分。如果这种材料可以广泛应用于军事、航空航天和其他领域，并可以取代目前的铝和钢，那么轻武器和宇宙飞船这将是一个梦想。镁和镁合金的物理、化学和机械性能取决于镁的晶体结构和原子核的电子排列。然而，工业纯镁在室温下强度低、塑性差，不能直接用于结构材料，因此，为了提高镁合金的性能，必须采用合金化、热处理、晶粒细化等方法，并加入了各种新相复合材料，镁合金的性能才能提升。 在固溶度随温度降低的合金中，将溶质元素先在高温情况下固溶处理，然后在温度较低的状态下逐步析出，形成析出相从而起到强化作用则称之为析出强化。这种析出新相的强化方式正是第二相强化，但这种强化是温度变化造成的，所以 有时间限制，所以又称为时效强化。 3除了在时效过程中形成的析出相外，在铸造过程中也形成了分散相。虽然它们都属于第二阶段加固，但也有一些不同。虽然有固溶时效可以取得良好的效果，但时效过程中的析出随温度的升高而增加，且析出时间的不确定性导致析出相的长大粗化，从而影响时效过程的稳定性。导致强化效果的丧失。它既能抑制晶粒长大，又能抵抗高温应力软化，又能抑制位错运动，使合金的高温性能特别是抗蠕变性能优异。 3 但对于镁合金来说，其本身强度较低，无法发生相变，同时因为它是密排六方晶体结构，内部滑移系少所以塑性差，无法进行加工硬化来提高其强度。所以使用第二相强化是最优解。 综上所述，第二相的尺寸、形