【求助】细化晶粒既可提高金属的强度

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• 女儿情 (2016-3-05 12:08:57)

  这个问题已经不是普适的规律了，楼主问的问题强度的提高用hall-petch关系可以解释，而晶粒小的话晶界增加，可以阻止裂纹扩展提高塑性。这是以前教科书上写的，但是现在发展的超细晶材料和纳米晶材料只是提高了强度，而却是损失了塑性！

• 灵魂 (2016-3-05 12:09:25)

  亚微米或纳米晶，现在发现很多与实际想象不一致的地方，强度没问题，但是延伸率往往较低
  Nature有人开始把纳米晶退火，得到bi-modal型即大小混合的晶粒；也有人采用低温/不同应变速率拉伸，塑性+强度都可以保留
  大千世界，很奇妙啊

• QQ爱 (2016-3-05 12:09:46)

  如果仅仅发生了晶粒的细化而没有发生强烈的塑性变形的话，材料的塑性随着晶粒的细化应该还是提高的。

• 大大 (2016-3-05 12:10:11)

  细晶强化啊，这是一种很好的强化工艺。因为细晶粒晶界多阻碍位错运动，当然提高了强度，同时又能增强韧性

• daomei (2016-3-05 12:10:33)

  hall-petch关系是没有考虑织构的，所以有些通过大塑性变形得到的超细晶，由于形成强烈的织构，与hall-petch不符。这应该是一个原因。当然hall-petch关系在现在看来其实是一个很粗略的描述，还会有其他很多原因会导致反hall-petch关系的产生。
  晶界和晶内的塑性变形能力有很大的差异（竹节现象），细下的晶粒会减少二者间差异，因此均匀变形能力得到提高，这也是细晶提高塑性的一个原因。

• qinqinai (2016-3-05 12:10:57)

  当晶粒细化到一定程度，比如纳米晶尺度，可能会发生反hall-petch关系

• 8899 (2016-3-05 12:11:18)

  什么都会有两面性的。

• mimima (2016-3-05 12:11:41)

  细化晶粒是同时提高强度和韧性的重要手段，对于塑性没有太大的贡献，lz好像把对象混淆了

• n111 (2016-3-05 12:12:05)

  有些地方不同意版主的意见，首先经过电解沉积出来的细晶材料的塑性仍然是差的，这也就是说虽然塑性变形细化晶粒会引起塑性降低，但是不经过的也不见得高，有人在mse上用位错理论分析过只要金属材料的晶粒低于3micron塑性就会开始降低，虽然不准确，却也是代表着一些看法。
  对于5楼所言，确实H-P关系没有考虑织构问题，所以有些情况下不能准确的预测材料的性能，这是因为H-P的原始文章就是一个统计的结果，但是大家经过用了一段时间一看比较好用，因此很多东西都要归纳到H-P关系了，从而又从理论上为这个关系找到理论支撑而已。但是随着晶粒的细化到极致，是否会出现反H-P关系，science和nature上都有文章通过模拟证明存在，但是至今实验上无法证实。曾与Mahajan教授讨论过，他也与卢柯原始讨论过，都认为上升到一定的强度以后会基本上不再符合H-P关系，但是也不太可能出现明显的反H-p关系，都认为应该是随着晶粒的进一步细化可能会是材料的强度达到一个饱和的状态！

• qinqinai (2016-3-05 12:12:41)

  卢柯的那篇关于纳米晶铜的牛文好像塑性不错吧（如果没记错的话）。看的时间太长了，具体记不清楚了。

• dadaai (2016-3-05 12:13:07)

  不知道你说的是2000年的冷轧，还是2004年的纳米孪晶铜，如果是第一个的话，这个不是塑性，应该称为可加工性能，这个不是一个意思。比如黄铜的拉伸塑性比纯铜要好，但是冷轧下，能够冷轧的量是铜比黄铜好，所以这些问题还需要深入的研究。

• yayayu (2016-3-05 12:13:30)

  晶粒细化后，晶界会弱化，塑性所以可能会出现塑性不升反降得现象！！！！

• xgy412 (2016-3-05 12:13:58)

  强度提高：因为晶界增加，晶界阻碍位错运动，因此强度提高。
  塑性提高：因为晶粒细小，有利于协调变形，同时，同样的延伸率，每个晶粒的变形量减小；因而每个小晶粒的变形量与大晶粒时一样的话，合金总体的延伸率就会提高。
  此外：当晶粒细化到一定程度，比如纳米量级，毫无疑问，强度增加；但塑性明显降低，因为其晶界面积过大，晶粒过小，内部的位错数量急剧减小，因而加工硬化能力太弱，因而很容易断裂。

• 哈密瓜 (2016-3-05 12:14:30)

  现在好多教科书都说细晶可以提高韧性又可以提高强度。但是晶粒细到一定的程度的时候韧性不会提高，反而会恶化。