1樓：匿名使用者
如何提高材料的強度而不損失其塑性？這是眾多材料科學家面臨的一個重大挑戰。近日，中科院金屬所瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室研究員盧柯、盧磊與美國麻省理工學院教授s.
suresh合作完成了一種新的材料強化原理及途徑
，即利用奈米尺度共格介面強化材料，這種方法可使金屬材料強化的同時提高韌塑性。4月17日出版的《科學》發表特邀綜述**，詳細闡述了這項研究成果。
據瞭解，提高材料的強度是幾個世紀以來材料研究的核心問題。而迄今為止強化材料的途徑可分為四類：固溶強化、第二相彌散強化、加工（或應變）強化和晶粒細化強化。
這些強化技術的實質是通過引入各種缺陷（點缺陷，線、面及體缺陷等）阻礙位錯運動，使材料難以產生塑性變形而提高強度。但材料強化的同時往往伴隨著塑性或韌性的急劇下降，造成高強度材料往往缺乏塑性和韌性，而高塑韌性材料的強度往往很低。長期以來，這種材料的強韌性「倒置關係」成為材料領域的重大科學難題和制約材料發展的重要瓶頸。
專家表示，傳統的材料強化技術多利用普通非共格晶界或相界阻礙位錯運動來提高強度。當材料中引入大量非共格晶界時，強度顯著提高（如奈米晶體材料的強度較粗晶體材料高一個數量級），但隨著位錯運動「阻礙物」（即非共格晶界）的不斷增多，晶格位錯運動受到嚴重阻礙甚至被完全抑制而不能協調塑性變形，因此材料變脆。
盧柯等人研究發現，奈米尺度孿晶介面具備強化介面的三個基本結構特徵：（1）介面與基體之間具有晶體學共格關係；（2）介面具有良好的熱穩定性和機械穩定性；（3）介面特徵尺寸在奈米量級（<100nm）。他們利用脈衝電解沉積技術成功地在純銅樣品中製備出具有高密度奈米尺度的孿晶結構（孿晶層片厚度<100nm）。
發現隨孿晶層片厚度減小，樣品的強度和拉伸塑性同步顯著提高。當層片厚度為15nm時，拉伸屈服強度接近1.0gpa（是普通粗晶cu的10倍以上），拉伸均勻延伸率可達13%。
顯然，這種使強度和塑性同步提高的奈米孿晶強化與其他傳統強化技術截然不同。理論分析和分子動力學模擬表明，高密度孿晶材料表現出的超高強度和高塑性源於奈米尺度孿晶界與位錯的獨特相互作用。同時，利用奈米尺度孿晶不但使金屬材料強化，還提高了其韌塑性。
據瞭解，材料中奈米尺度孿晶界可以通過多種製備技術獲得。研究表明，沉積速率越快形成的孿晶層片越薄。塑性變形誘發的孿晶在中低層錯能材料（如cu、cu合金及不鏽鋼等）十分普遍，提高應變速率或降低變形溫度等均有助於孿晶形成。
盧柯表示，近期發展的動態塑性變形（dpd）技術可使材料中形成大量的奈米尺度孿晶界，已成為製備塊狀奈米孿晶結構的有效途徑。利用奈米尺度共格晶界強化材料還可以帶來優異的電學效能。研究表明，超高強度奈米孿晶cu樣品具有與無氧高純銅相當的高電導率，可同時實現高強度高導電性。
奈米孿晶結構可有效降低cu中電致原子的擴散遷移率，從而大大降低電遷移效應，這為減少微電子器件中銅線的電遷移損傷找到了新的解決途徑。也有學者發現奈米孿晶結構可有效提高材料的阻尼效能，為研發高效能阻尼材料開闢了新途徑。
中科院金屬所的科研人員表示，利用奈米尺度共格介面強化材料已成為一種提高材料綜合效能的新途徑。儘管在奈米尺度共格介面的製備技術、控制生長及各種理化效能、力學效能和使役行為探索等方面仍然存在諸多挑戰，但這種新的強化途徑在提高工程材料綜合效能方面表現出巨大的發展潛力和廣闊的應用前景
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2樓：素升迮津
1.金屬材料強度
金屬及合金主要是以金屬鍵合方式結合的晶體。完美金屬的理論抗拉強度是指與結合鍵能（結合力和結合能）相關的材料物理量（雙原子作用模型），其影響因素可以從該模型去考慮（如溫度、鍵能、原子間距、點陣結合方式、原子尺寸、電負性電子濃度等，這些在金屬材料學應該都有）；
由於實際的金屬及合金材料並非完美晶體，存在點、線、面缺陷（空位、位錯、晶界相界等）或畸變，為此材料強度遠低於它的理論強度。從缺陷的角度去考慮材料強化。工程及應用中最廣的的屈服強度，該強度發生在材料的塑性變形緊密相關，可以從金屬滑移及其機制去分析材料機制，（如位錯機制等，阻礙位錯運動的方式都為強化機制，如細晶強化、時效、固溶、形變強化)
2.鋼的強化方式：
鋼一般指在鐵碳相圖中碳含量小於等於2.1%的一類鐵合金；其強化方式可以結合理論進行推廣。在考研相關問題中可以以有馬氏體相變的鋼為例進行述說。
結合化學成分、強化機制—固溶強化、相變強化、時效強化、奧氏體細晶強化，說明。
3.強度提高途徑則根據各類影響因素去歸納（熱處理、合金成分調整、形變硬化……）
影響金屬材料強度的因素，及提高強度的途徑？
3樓：懸浮物
回答這個問題可以從以下角度考慮：
1. 金屬材料強度
金屬及合金主要是以金屬鍵合方式結合的晶體。完美金屬的理論抗拉強度是指與結合鍵能（結合力和結合能）相關的材料物理量（雙原子作用模型），其影響因素可以從該模型去考慮（如溫度、鍵能、原子間距、點陣結合方式、原子尺寸、電負性電子濃度等，這些在金屬材料學應該都有）；
由於實際的金屬及合金材料並非完美晶體，存在點、線、面缺陷（空位、位錯、晶界相界等）或畸變，為此材料強度遠低於它的理論強度。從缺陷的角度去考慮材料強化。工程及應用中最廣的的屈服強度，該強度發生在材料的塑性變形緊密相關，可以從金屬滑移及其機制去分析材料機制，（如位錯機制等，阻礙位錯運動的方式都為強化機制，如細晶強化、時效、固溶、形變強化)
2. 鋼的強化方式：
鋼一般指在鐵碳相圖中碳含量小於等於2.1%的一類鐵合金；其強化方式可以結合理論進行推廣。在考研相關問題中可以以有馬氏體相變的鋼為例進行述說。
結合化學成分、強化機制—固溶強化、相變強化、時效強化、奧氏體細晶強化，說明。
3.強度提高途徑則根據各類影響因素去歸納（熱處理、合金成分調整、形變硬化……）
最後預祝考研順利……
4樓：產品即人品
1. 金屬材料強度
金屬及合金主要是以金屬鍵合方式結合的晶體。完美金屬的理論抗拉強度是指與結合鍵能（結合力和結合能）相關的材料物理量（雙原子作用模型），其影響因素可以從該模型去考慮（如溫度、鍵能、原子間距、點陣結合方式、原子尺寸、電負性電子濃度等，這些在金屬材料學應該都有）；
由於實際的金屬及合金材料並非完美晶體，存在點、線、面缺陷（空位、位錯、晶界相界等）或畸變，為此材料強度遠低於它的理論強度。從缺陷的角度去考慮材料強化。工程及應用中最廣的的屈服強度，該強度發生在材料的塑性變形緊密相關，可以從金屬滑移及其機制去分析材料機制，（如位錯機制等，阻礙位錯運動的方式都為強化機制，如細晶強化、時效、固溶、形變強化)
2. 鋼的強化方式：
鋼一般指在鐵碳相圖中碳含量小於等於2.1%的一類鐵合金；其強化方式可以結合理論進行推廣。在考研相關問題中可以以有馬氏體相變的鋼為例進行述說。
結合化學成分、強化機制—固溶強化、相變強化、時效強化、奧氏體細晶強化，說明。
3.強度提高途徑則根據各類影響因素去歸納（熱處理、合金成分調整、形變硬化……）
5樓：匿名使用者
影響金屬材料強度的因素主要是溫度和外力，金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。
按外力作用的性質不同，主要有屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等，工程常用的是屈服強度和抗拉強度，這兩個強度指標可通過拉伸試驗測出 ；
提高強度的主要途徑是通過熱處理和新增元素，改變原有材料的分子結構。
6樓：秦200皇
強化途徑有固溶強化、彌散強化、細晶強化、時效強化四種。
影響因素包括晶粒大小，顯微組織的均勻程度，材料的成分和加工工藝等。
具體的請參照材料熱處理方面的資料。
7樓：匿名使用者
一.碳鋼，顧名思義就是材料除鐵碳外沒有加入過其他金屬，但是由於熔鍊過程等種種因素，材料內部還是會有矽，錳，硫，磷，氫等元素。從材料成分上來看影響碳鋼的因素就是硫磷氫了，他們會是材料熱脆，冷脆。
二在含碳量上來看隨著材料的含碳量越多，碳鋼內部的fe3c（滲碳體）也就多，材料就會向滲碳體的力學效能（滲碳體高強度高硬度，塑性韌性幾乎為零）靠近.
三.除此之外，我們還可以採用細化晶粒，加工硬化形變強化，固溶強化。熱處理來提高材料的力學效能。
哪些因素影響材料的強度
8樓：匿名使用者
根據外力作用方式不同，材料的抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度等。對有屈服點的鋼材還有屈服強度和極限強度的區別。在相同條件下，材料的強度高，則結構杆件的承載力也高。
影響強度的內在因素有：結合鍵、組織、結構、原子本性。如將金屬的強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。
從組織結構的影響來看，可以有四種強化機制影響金屬材料的強度，這就是：(1)固溶強化；(2)形變強化；(3)沉澱強化和彌散強化；(4)晶界和亞晶強化。沉澱強化和細晶強化是工業合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。
在這幾種強化機制中，前三種機制在提高材料強度的同時，也降低了塑性，只有細化晶粒和亞晶，既能提高強度又能增加塑性。
影響強度的外在因素有：溫度、應變速率、應力狀態。隨著溫度的降低與應變速率的增高，材料的強度升高，尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感，這導致了鋼的低溫脆化。
應力狀態的影響也很重要。雖然強度是反映材料的內在效能的一個本質指標，但應力狀態不同，強度值也不同。我們通常所說的材料的強度一般是指在單向拉伸時的強度。
9樓：匿名使用者
影響強度的內在因素有：結合鍵、組織、結構、原子本性。如將金屬的強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。
從組織結構的影響來看，可以有四種強化機制影響金屬材料的強度，這就是：(1)固溶強化；(2)形變強化；(3)沉澱強化和彌散強化；(4)晶界和亞晶強化。沉澱強化和細晶強化是工業合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。
在這幾種強化機制中，前三種機制在提高材料強度的同時，也降低了塑性，只有細化晶粒和亞晶，既能提高強度又能增加塑性。
影響強度的外在因素有：溫度、應變速率、應力狀態。隨著溫度的降低與應變速率的增高，材料的強度升高，尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感，這導致了鋼的低溫脆化。
應力狀態的影響也很重要。雖然強度是反映材料的內在效能的一個本質指標，但應力狀態不同，強度值也不同。我們通常所說的材料的強度一般是指在單向拉伸時的強度。
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