提升材料的抵抗变形能力

一方面，位错的存在使得晶体强度大大低于其理论强度。另一方面，位错移动使晶体存在多种变形抵抗机制。既然不能完全消除位错，就应积极地利用位错的特性，以提高材料抵抗变形的能力，得到高强度材料。

合金是指一种金属元素与另一种或几种元素经熔炼、烧结或其他方法结合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金中各组元互相溶解，结晶时形成一种在某组元中含有其他组元原子的新固相，称为固溶体。若固溶体的晶体结构与某组元相同，则该组元称为溶剂；进入溶剂中的其他组元称为溶质。合金的强度一般比纯金属高出许多，其原因如下：溶质原子在溶入溶剂时，若置换溶剂的金属原子，则周围会产生静水压力场，若不置换溶剂原子，而是嵌入晶格中间，则生成各向异性应力场。不论出现哪种情况，都会阻碍位错的移动，α-铁晶格中碳原子入侵形成马氏体（固溶体）时就是这样的。

当合金中分散有微小坚硬的第二相粒子时，也可以提高合金抵抗变形的能力。第二相粒子要么是过饱和固溶体经时效处理而产生的析出物，要么是金属氧化物、氮化物等不发生固溶反应的粒子。从滑移面上方往下看（见图2-26），向第二相粒子移动的刃型位错线在粒子周围发生弯曲，一部分形成位错环，留在粒子周围，而另一部分继续向前移动，这与Frank-Read源增殖机制类似。因此，位错移动所需外切应力约为

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式中：l是第二相粒子的平均间距。

图2-26　由第二相粒子引起的强化机理

若应力小于这个值，则刃型位错就不能从第二相粒子之间通过。设开始时位错可以移动，这个过程反复进行到一定程度时，在第二相粒子周围将产生多重同心圆位错环，这样，名义l减小，变形抵抗力增大。这就是材料的应变强化机理。