铜合金强化方式的分析介绍

铜合金材料采用的强化方式主要有：固溶强化、细晶强化、时效强化、形变强化和第二相强化等。

（1）固溶强化是一种形成点缺陷的强化，溶质原子溶入Cu基体中形成固溶体，从而引起晶格畸变，畸变所产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用，构成位错滑移的障碍，使位错运动的阻力增大，从而使材料得到强化，其强化效果主要取决于溶质原子与Cu原子的尺寸差别和溶质元素在铜合金中的浓度，常用的溶质元素有Sn、Zn、Al、Ni、Mn等，固溶强化虽然可以提高铜合金的强度，但单独使用时效果不是很明显，所以这种强化方法一般用于对强度要求不高的铜合金。

（2）细晶强化是利用晶界从而有效阻碍位错运动。晶界上的原子排列错乱，杂质缺陷众多，且晶界两侧的晶粒位向不同，这就阻碍了位错从一个晶粒向另一个晶粒的运动，晶粒越细，单位体积内的晶界体积就越大，对位错的阻力也越大，材料的强度就越高。如在Cu中添加稀土、B等元素可以起到细化晶粒、提高强度的作用。

值得一提的是，细晶强化是目前既可以提高强度，又可以改善材料塑韧性的方法，近年来细化晶粒工艺受到高度重视和广泛应用。

目前生产中细化晶粒的方法集中在3个方面：一是熔铸细化，二是形变细化，三是热处理细化。对于铜合金的晶粒细化，一般在熔铸时采取措施，主要是通过加入合适的合金元素和稀土元素进行细化，关于其形变细化和热处理细化的报道尚不多见，这值得引起我们的重视。

（3）时效强化是指在铜基体中加入常温下固溶度极小，而高温下固溶度较大的合金元素，通过高温固溶、淬火处理，使合金元素在Cu中形成过饱和固溶体，再通过时效处理，使合金元素以一定形式析出，弥散分布在基体中形成沉淀相，析出相能有效地阻碍晶界和位错的运动，从而大大提高合金强度。(www.xing528.com)

要想实现时效强化必须满足两个基本条件：首先能形成有限固溶体，其次是其固溶度随着温度的降低而减小。将室温下固溶度很低的元素加入基体后，经高温固溶，形成过饱和固溶体，产生晶格畸变。经过时效处理，合金元素从基体中快速析出，形成弥散细小的第二相，有效阻碍晶界和位错运动，起到强化合金的效果。

（4）形变强化是通过塑性变形使铜合金的强度、硬度提高，其本质是金属材料在变形过程中引起位错密度提高造成材料强化。

形变强化的引起在材料强度上升的同时其塑性迅速下降，对于某些材料，其加工硬化程度是有一定限度的。加工硬化带来的材料塑性下降和性能的各向异性，也限制了材料的应用范围。另外，这种强化效果也不能维持到高温，因为冷变形金属加热到再结晶温度时，其强化效果将会消失。

（5）第二相强化是指向基体引入第二相（金属化合物）使金属强度提高的方法。第二相强化的本质是：基体金属中细小坚硬而弥散分布的第二相粒子对位错运动构成障碍，其障碍作用比单个溶质原子要强，位错运动必须绕过或切过这些障碍 （粒子），从而起到强化基体的作用。

目前，引入第二相的常用方法有两种：一种是利用过饱和固溶体的脱溶沉淀，进行时效热处理的析出强化；另一种是通过机械或化学的方法（如添加第二相粉末的烧结、内氧化等）从体系外引入第二相的弥散强化。