固溶强化
固溶强化概念
固溶强化概念固溶强化概念固溶强化是一种材料加工技术，通过在原材料中添加合适的合金元素或化合物，使其在加工过程中形成均匀分布的微观结构，从而提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
该技术广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
一、固溶强化的原理1.1 固溶体固溶体是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的单一相物质。
其中一个元素是主要元素，另一个或其他元素是强化元素。
在晶格结构中，强化元素以固溶形式分散在主要元素晶格中。
1.2 固溶度固溶度是指在给定温度下，在主要元素晶格中最大可容纳的强化元素含量。
当超过这个限制时，会出现析出现象。
1.3 固溶处理固溶处理是将含有弱化和/或强化元素的合金，在高温下保持一段时间，使其达到热平衡状态，并形成均匀分布的微观结构。
这个过程被称为固溶处理。
1.4 固溶强化固溶强化是指在固溶处理后，通过快速冷却或沉淀硬化等方法，使强化元素保持在主要元素晶格中，并形成均匀分布的微观结构。
这个过程被称为固溶强化。
二、固溶强化的应用2.1 汽车工业汽车发动机和变速器零件需要具有高强度、高耐磨性和高耐蚀性。
通过固溶强化技术，可以提高这些零件的力学性能和耐蚀性能。
2.2 航空航天工业航空航天行业需要使用轻量、高强度、高温下不易变形的材料。
通过固溶强化技术，可以提高这些材料的力学性能和耐热性能。
2.3 电子工业电子设备需要使用具有良好导电性和抗氧化性的材料。
通过固溶强化技术，可以提高这些材料的导电性和抗氧化性。
2.4 建筑工业建筑行业需要使用具有高耐腐蚀性的钢材。
通过固溶强化技术，可以提高钢材的耐腐蚀性能。
三、固溶强化的优缺点3.1 优点（1）可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
（2）可以提高材料的导电性和抗氧化性。
（3）可以使材料更加轻量化。
3.2 缺点（1）固溶强化过程需要高温处理，会增加成本和能源消耗。
（2）固溶强化后的材料可能会出现析出现象，影响其力学性能和耐腐蚀性能。
四、固溶强化技术的发展趋势4.1 精细化制备技术随着制备技术的不断进步，可以精确控制合金中各元素的含量和分布，从而实现更好的固溶强化效果。
什么是固溶强化
什么是固溶强化
固溶强化：当溶质原子溶解在溶剂晶体中时，溶剂的晶格将发生畸变，晶格常数发生变化。
原子尺寸相差大，化学性质不同，都使畸变增大，结果合金的强度、硬度和电阻增高，塑性，韧性下降。
溶入的溶质原子越多，引起的晶格畸变也越大。
这种由于溶质原子的溶入，使基体金属（溶剂）的强度、硬度升高的现象就叫固溶强化。
什么是细晶强化
用细化晶粒的方法来提高金属材料的力学性能。
金属凝固后的晶粒大小与凝固过程中形核的多少和晶核长大速度有关，晶核越多，长大速度越慢，晶粒越细。
而过冷度越大，产生的晶核越多，晶核多，每个晶核长大受到制约，形成的晶粒就越细小。
什么是工程材料的使用性能
指工程材料在正常工作时金属材料应具备的性能，它决定了工程材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。
包括力学性能、物理性能、化学性能。
什么是工程材料的工艺性能
指工程材料在冷、热加工过程中应具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
1. 解释下列名词术语：晶体、晶格、过冷、固溶体、化合物、机械混合物。
晶体。
其内部原子在空间作有规则的排列，如食盐、金刚石等；纯金属及合金均属于晶体
4. 材料的工艺性能包括哪几种？
铁素体
碳溶于α-Fe中的固溶体，它保持体心立方晶格结构。
溶解度（0.008%∼0.02%），性质接近纯铁，强度、硬度低，塑性、韧性好。
一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体。
锌合金固溶强化原理
锌合金固溶强化原理一、引言锌合金是一种常用的金属材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。
为了提高锌合金的力学性能，人们采用固溶强化技术进行改性处理。
本文将从原理和应用两个方面，对锌合金固溶强化进行详细介绍。
二、锌合金固溶强化的原理锌合金固溶强化是通过在合金晶体中加入固溶元素，使其溶解于基体中，并与基体原子形成固溶体。
固溶元素的加入可以改变合金的晶体结构和晶格常数，从而改变合金的力学性能。
固溶元素的选择是固溶强化的关键。
常用的固溶元素有铜、镍、铝等。
这些元素与锌形成的固溶体可以增强合金的强度、硬度和耐磨性。
此外，固溶元素还可以通过形成析出相，来细化合金的晶粒，提高合金的塑性和韧性。
固溶强化的过程是在一定温度下进行的。
合适的温度可以加速固溶元素的溶解和扩散，并促使固溶体的形成。
同时，温度的选择还要考虑合金的热稳定性，避免发生相变或晶界腐蚀等问题。
三、锌合金固溶强化的应用固溶强化技术在锌合金的制备和加工过程中得到了广泛应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 锌合金制品固溶强化可以显著提高锌合金制品的力学性能，使其具有更好的耐磨性和抗拉强度。
因此，固溶强化的锌合金常用于汽车零部件、工程机械和电子设备等领域。
2. 锌合金涂层固溶强化的锌合金可以制备出高硬度、高耐磨的涂层材料。
这些涂层广泛应用于防腐、耐磨和装饰等领域，提高了金属制品的使用寿命和外观质量。
3. 锌合金复合材料锌合金固溶强化技术还可以用于制备锌基复合材料。
通过在锌合金中添加纤维增强剂或颗粒增强剂，可以显著提高合金的强度和刚度。
这些复合材料在航空航天、交通运输和建筑工程等领域具有广阔的应用前景。
四、结论锌合金固溶强化技术是一种有效的金属材料改性方法。
通过选择合适的固溶元素和调控固溶温度，可以显著提高锌合金的力学性能。
固溶强化的锌合金在工业生产和日常生活中得到了广泛应用，为社会发展和人们的生活带来了许多好处。
希望本文对锌合金固溶强化原理有所了解，并对相关领域的研究和应用提供一定的参考。
金属材料强化机制
金属材料强化机制金属是一种常见的材料，被广泛使用于航空航天、汽车、工程建筑等许多领域。
为了提高金属材料的性能，人们发展了各种强化机制，以增加金属的强度、硬度和耐腐蚀性。
本文将讨论几种常见的金属材料强化机制。
1. 晶界强化在金属材料中，晶界是相邻晶粒之间的界面区域。
晶界强化是通过改变晶界结构和性质来提高金属材料的强度。
晶界的核心区域通常具有比晶体内部高的原子密度、高的电阻率和低的溶解度。
这使得晶界成为金属部分中的脆性区域。
通过优化晶界结构和性质，可以减少晶界的脆性，增加金属材料的强度。
2. 固溶强化固溶强化是一种通过向金属中引入溶质原子来增加材料强度的方法。
溶质原子可以通过固溶、中间相形成或析出来改变金属材料的硬度和强度。
在固溶强化中，溶质原子与金属原子形成晶格固溶体，这将增加金属原子的位错密度，从而提高金属的强度。
常见的固溶强化元素包括镍、钼、钛等。
3. 位错强化位错是材料中的一种缺陷，是由于晶格上的原子错位或行进引起的。
位错存在于金属材料中，通过增加位错密度，可以增加金属的强度和硬度。
位错强化还可以通过改变位错的密度和类型来调节金属的延展性和断裂韧性。
位错强化是一种非常有效的强化机制，被广泛应用于金属材料的改善和应用中。
4. 冷变形强化冷变形是通过机械加工技术来改变金属材料的形状和结构。
在冷变形过程中，金属材料受到应力和应变的作用，从而引发位错生成和滑移。
位错的生成和滑移将导致晶粒边界的移动和重组，从而增加金属材料的强度和硬度。
冷变形强化是一种重要的强化机制，广泛应用于金属材料的加工和制造中。
5. 覆盖强化覆盖强化是一种通过在金属材料表面涂覆层来增加材料强度的方法。
覆盖层通常是由高强度、高硬度的材料制成，可以抵抗金属材料的磨损、腐蚀和疲劳。
覆盖层可以通过物理气相沉积、化学气相沉积等方法制备，从而提高金属材料的性能。
综上所述，金属材料的强化机制多种多样。
晶界强化、固溶强化、位错强化、冷变形强化和覆盖强化都可以通过改变金属内部结构和性质来增加金属的强度和硬度。
五大细晶强化
金属强化机制一．固溶强化通过溶入某种溶质元素形成固溶体（固溶体：就是固体溶液，是溶质原子溶入溶剂中所形成的晶体，保持溶剂元素的晶体结构）而使金属强度硬度提高的现象称为固溶强化。
分为间隙固溶强化（尺寸比较小的间隙原子引起的强化如：Fe 与 C ，N ，O ，H 形成间隙固溶体）和置换固溶强化（尺寸比较大的置换原子引起的强化如：Fe与Mn、Si 、Al 、Cr 、Ti 、Nb等形成置换固溶体）。
1.固溶强化机制：运动的位错与溶质原子之间的交互作用的结果。
由于形成固溶体的溶质原子和溶剂原子的尺寸和性质不同，溶质原子的溶入必然引起一些现象，例如：溶质原子聚集在位错周围钉扎住位错（弹性交互作用）；溶质原子聚集在层错处，阻碍层错的扩展与束集（化学交互作用）；位错与溶质间形成偶极子（电学交互作用）。
这些现象都增加了位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高了金属的强度和硬度。
2.固溶强化的规律：（1）溶质元素在溶剂中的饱和溶解度愈小，其固溶强化效果愈好（2）溶质元素溶解量增加，固溶体的强度也增加例如：对于无限固溶体，当溶质原子浓度为50%时强度最大；而对于有限固溶体，其强度随溶质元素溶解量增加而增大（3）形成间隙固溶体的溶质元素（如C、N、B等元素在Fe中）其强化作用大于形成置换固溶体（如Mn、Si、P等元素在Fe中）的溶质元素。
但对韧性、塑性的削弱也很显著，而置换式固溶强化却基本不削弱基体的韧性和塑性。
（4）溶质与基体的原子大小差别愈大，强化效果也愈显著。
3. 实例: 纯Cu 中加入19%的Ni ，可使合金的强度由220MPa 提高到380~400MPa ，硬度由44HBS 升高到70HBS ，而塑性由70%降低到50%，降幅不大。
若按其它方法（如冷变形加工硬化）获得同样的强化效果，其塑性将接近完全丧失。
二. 细晶强化金属的晶粒越细，单位体积金属中晶界和亚晶界面积越大，金属的强度越高，这就是细晶强化，主要分为晶界强化和亚晶界强化两大类。
为什么有时候说固溶强化有时候又说固溶处理是为了软化
从理论上来说，固溶处理应该是在高温状态下让合金元素均匀地溶入晶粒中，再通过急冷，强行将合金元素固定在晶粒内，得到合金成分均匀的奥氏体单相组织，避免合金元素的析出。
若从以上理论而言，固溶应该是将材料软化的过程。
那么何来的固溶强化一说呢。
毕竟不论合金元素是通过时效达到均匀析出，还是通过自发的晶界聚集，都是材料硬化或强化的过程，区别只在后者硬脆且塑性低，是我们不希望的一种硬态。
但固溶状态相对于这两者而言，做的都是一个软化的工作。
对奥氏体不锈钢而言，若是在冷加工工序的中间做固溶处理，当然是为了降低硬度、释放应力，这是为了软化。
若是在熔炼结束后或是成品出货前做的热处理，应该就是均匀奥氏体中合金元素的过程。
这个还比较好理解。
但对镍基合金来说，书上经常只说做多少度的固溶处理，并不讲固溶的目的为何、结果为何。
那么问题就来了，镍基合金从真空感应、电渣重熔、热加工、冷加工、精整处理，如此多道工序之间或之后，肯定不只一次做固溶，那么哪些达到了强化、哪些达到了软化，凭什么有的说强化，有的说软化？镍基牌号中，单数开头的都是固溶强化型，那么固溶为什么会让它强化？如果非要说强化，不过是合金元素固溶入基体原有晶格后，引起点阵畸变造成的一点晶格强化而已。
如此弱的强化作用，怎么能和析出强化相比，当然更不能和冷作硬化相比。
为什么这些牌号中大量的合金元素，不能让它们均匀析出达到弥散强化，而非要固溶进基体中，而且固溶完后还要称其为强化。
实际上固溶态不管是比起均匀析出态，还是比起冷加工变形态，都是相对软的状态。
如果说这些合金的使用工况不需要高强度，而特别在意材料的均匀性和塑性，那么进行固溶处理无可厚非。
但我不明白的是为什么要给这种固溶处理冠以强化两个字，非要说是固溶达到了强化的目的。
实际上对比固溶之前的冷加工态，硬度和强度肯定是降低了的，这强化二字是针对何者而言？为什么不能用冷作硬化加退火，或是固溶加时效，而非要固溶，还说是强化。
若是没有析出效果的合金，做固溶有什么意义，反正它也不会自然析出。
第6章 固溶强化
可见，稀释气团只能在较高温度下存在，随温度的降低，在位错附近 的溶质浓度会越来越多，当C=1时，由稀释气团转化为饱和气团，对应的 温度为TC。 问题： 为什么会形成饱和气团？ 问题：⑴为什么会形成饱和气团？ 形成饱和气团的溶质原子的含量？ ⑵形成饱和气团的溶质原子的含量？
个位错， 作用下， 设：塞积群中有n个位错，在外力 作用下，晶界对领先位错的作用力 B，则 塞积群中有 个位错 在外力τ作用下 晶界对领先位错的作用力τ ，
τB=nτ n
可知在外力τ作用下在晶界附近引起的应力集中是外力 的 倍 可知在外力 作用下在晶界附近引起的应力集中是外力τ的n倍。 作用下在晶界附近引起的应力集中是外力 塞积位错产生的应力集中的作用： 塞积位错产生的应力集中的作用： 激发相邻晶粒位错源的开动， ①激发相邻晶粒位错源的开动，使变形由一个晶粒传播到另一个晶粒 达到临界切应力τ 当τB在相邻晶粒滑移方向上的分切应力 达到临界切应力 c时，相 邻晶粒的位错源开动。 邻晶粒的位错源开动。 产生生解理裂纹，松弛应力。 ②产生生解理裂纹，松弛应力。 ⑵晶界发射位错 晶界除了阻碍位错运动造成位错塞集外，还可以自身发射位错。 晶界除了阻碍位错运动造成位错塞集外，还可以自身发射位错。
孪晶变形机制 极轴位错机制----在孪晶面上的可动不全位错绕 极轴位错机制 在孪晶面上的可动不全位错绕 一极轴位错连续扫过平行的孪晶面。 一极轴位错连续扫过平行的孪晶面。 ⑴体心立方晶体的孪晶变形过程 孪晶系{112}〈111〉。在各 上有柏氏矢量为1/6[111]的位错，在各层 的位错， 孪晶系 〈 〉 在各{112}上有柏氏矢量为 上有柏氏矢量为 的位错 上面移动，就形成了孪晶，如下图：可动位错1/6[111]，极轴位错在孪晶面 上面移动，就形成了孪晶，如下图：可动位错 ， 法线上的分量为a/6[121]，等于孪晶面的面间距 。 法线上的分量为 ，
固溶强化定义
固溶强化定义
嘿，朋友们！今天咱来聊聊固溶强化这个有意思的事儿。
你看啊，固溶强化就好比是一个团队里来了个厉害的新成员。
本来这个团队呢，大家按部就班地做事，能力也就那样。
但这新成员一加入，嘿，整个团队的实力一下子就提升了不少！这固溶强化不就类似嘛，把其他的元素融入到一种金属里面，就像给这个金属团队注入了新力量。
咱就说普通的金属，可能比较“软弱”，干不了啥重活。
但经过固溶强化这一招，它就变得更强大、更坚韧啦！就好像一个平时不怎么锻炼的人，突然开始健身，那身体素质蹭蹭往上涨啊！这固溶强化不就是让金属也经历了这样一个“健身”的过程嘛。
你想想，要是没有固溶强化，那很多东西咱都用不了那么久，说不定轻轻一折腾就坏了呢！比如说那些每天都要用的工具啊、机器零件啥的，要是不坚固，那得多耽误事儿啊！固溶强化让这些金属变得更耐用，就像给它们穿上了一层厚厚的铠甲。
而且啊，这固溶强化的好处还不止这些呢！它能让金属的性能变得更优秀，就像一个学生本来成绩一般，经过努力学习后成绩大幅提高一样。
这不就厉害啦？这可给我们的生活带来了多大的便利呀！
你说要是没有固溶强化，那我们的生活得少多少好东西呀？那些高质量的金属制品还能这么容易就造出来吗？咱家里的电器、交通工具啥的，还能这么好用吗？
所以说呀，固溶强化可真是个了不起的东西呢！它就像一个默默奉献的英雄，在我们看不到的地方发挥着巨大的作用。
咱可得好好珍惜这固溶强化带来的好处，好好享受那些坚固耐用的金属制品呀！这不就是科技的魅力，不就是人类智慧的结晶嘛！咱可别小瞧了它，它可是为我们的生活立下了汗马功劳呢！。
材料的强化与韧化
材料的强化与韧化材料的强化与韧化是指通过一系列的方法和工艺，提高材料的强度和韧性，从而增加其使用寿命和可靠性。
在工程领域中，强度和韧性往往是评价材料性能的重要指标之一、强度是指材料抵抗外部应力引起的破坏的能力，而韧性是指材料在受到外部应力时能够发生塑性变形而不破裂的能力。
强度和韧性的提高可以使材料更适合于承受高强度和高载荷的工作环境，以及更好地抵抗损坏和断裂。
1.固溶强化：通过固溶合金元素或合金化来增强材料的强度。
固溶合金元素可以在基体中形成固溶体或形成新的晶体相，从而提高材料的强度。
与基体原子相互作用的固溶元素可以阻碍晶格滑移和位错运动，从而增强材料的强度。
2.细晶强化：通过细化晶粒结构来提高材料的强度。
细小的晶粒可以增加材料的晶界面积，从而增加位错与晶界的相互作用机会，增强材料的抗位错运动能力，提高强度。
3.相变强化：通过相变来改变材料的微观结构，从而提高材料的强度。
相变时会产生局部应变和应力场，从而阻碍位错运动和塑性变形，提高材料的强度。
4.显微组织控制强化：通过控制材料的显微组织，如晶粒形状、相分布和相互作用等，来增加材料的强度。
控制材料的显微组织可以将位错和晶界的相互作用最大化，从而阻碍位错运动和滑移，提高材料的强度。
材料的韧化主要有以下几种方式：1.纳米颗粒强化：纳米颗粒在材料中的分布可以阻断裂纹的扩展，增加材料的韧性。
纳米颗粒可以吸收部分应变能，通过控制纳米颗粒的尺寸和分布，可以有效地提高材料的韧性。
2.相变韧化：通过相变来改变材料的微观结构和组织，从而增强材料的韧性。
相变时会产生内应力和晶界，可以阻碍裂纹扩展，提高材料的韧性。
3.变形和断裂机制的优化：通过调节材料的微观结构，改变材料的变形和断裂机制，从而提高材料的韧性。
例如，增加材料的位错密度和滑移系统数量可以增加材料的塑性变形，提高韧性。
4.多元合金化：通过合金化来改变材料的组成和微观结构，从而增加材料的韧性。
合金化可以引入不同的元素和相，从而改变材料的微观结构，提高材料的韧性。
金属强化的四种途径
金属强化的四种途径以金属强化的四种途径为标题，写一篇文章：一、晶界强化晶界是金属晶体中相邻晶粒的交界面，晶界强化是通过优化晶界的结构和性质来提高金属的强度和硬度。
晶界可以被视为金属中的缺陷，因为晶界处原子的排列有一定的不规则性，容易发生位错和滑移。
通过控制晶界的数量、角度和尺寸等因素，可以增加位错的阻碍和滑移的距离，从而提高金属的抗变形能力。
此外，通过添加合适的合金元素或进行热处理等方式，还可以改善晶界的稳定性和强度，进一步增强金属的力学性能。
二、固溶强化固溶强化是通过向金属中加入其他金属元素形成固溶体来提高金属的强度和硬度。
当溶质原子添加到金属基体中时，它们会扩散到晶界、位错线和晶内空隙等缺陷处，阻碍位错的移动和滑移，从而增加金属的抗变形能力。
此外，溶质原子还可以改变金属的晶体结构，形成固溶体间的相互作用和固溶体与基体之间的互作用，进一步增强金属的力学性能。
固溶强化是一种常用且有效的金属强化方法，广泛应用于各种金属材料的制备中。
三、位错强化位错是金属晶体中的一种线状缺陷，是金属材料中最主要的塑性变形机制之一。
位错强化是通过增加位错的密度和运动阻力来提高金属的强度和硬度。
位错密度的增加可以通过冷变形、滚轧、拉伸等加工过程来实现，这些过程可以引入大量的位错，并形成位错堆积。
位错运动的阻力可以通过固溶强化、析出硬化、相变硬化等方式来增加，这些方式可以改变位错的运动路径和速度，从而提高金属的抗变形能力。
位错强化是一种有效的金属强化手段，尤其适用于高强度和高塑性要求的金属材料。
四、相变强化相变强化是通过控制金属材料的相变过程来提高其强度和硬度。
相变是金属中晶体结构的变化，可以导致晶体中的位错密度增加、晶界运动受阻和晶粒细化等效应，从而提高金属的力学性能。
常见的相变包括固溶体相变、析出相变和相变硬化等。
固溶体相变可以通过合金元素的固溶和析出来实现，析出相变可以通过热处理和时效等方式来实现，而相变硬化可以通过控制金属的冷却速率和变形温度等参数来实现。
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溶质原子 溶质与溶 200度下 溶质增加1％的效果 剂尺寸差 的溶解度 屈服强度 硬度
Al
+10
3
25
8
Zn
+16
2
45
7
Ag
+9
5
23
7
Ca
-24
1
110
-
Ce
-14
2
148
-
Th
-13
1
212
-
Li
+5
5
-
3
Cd
+7
50
10
1
Bi
+2
1
-
5
In
+2
43
-
1
Sn
+5
0
26
3
Cu
+20
2
35
-
（3）间隙式固溶体在bcc金属中的固溶强化最大， d/dc 约为3G；而置换式固溶体所造成的强化 d/dc 约为0.1G；主要与前者的非对称畸变有关。
7 固溶强化举例
（1）马氏体强化
马氏体－碳在体心立方铁素体中的过饱和固溶 体
固溶强化是马氏体强化的主要原因，间隙式碳 原
子的固溶可使屈服强度提高数百MPa。而碳在面
因为稳定状态下W必须为负值，由式可见：
A：置换固溶体中，比溶剂原子小的溶质原 子（ 为负值），被吸引到位错中受压缩的 上半部分（y为正值）；反之，大的溶质原 子（ 为正值）被吸引到位错中受膨胀的下 半部分（y为负值）；
B：间隙溶质原子（因总是产生膨胀，故为 正值），总是被吸引到位错中受膨胀的下半Байду номын сангаас部分（y为负值）。
心立方奥氏体中的强化很弱，原因是碳在其中 正
八面体中的固溶只能使奥氏体点阵发生膨胀而 不
（2）固溶处理 对如图形式的相图，采用 加热－固溶－快冷－过饱和
（－时效）处理，产生固溶 强
化、时效强化（及时效析出 后的二相弥散强化）。 这种强化方式对铝合金和镁 合金等具有重要意义。
（3）镁合金固溶强化的效果
晶体中位错（线缺陷）应力场和溶质（间 隙或置换）应力场产生弹性相互作用的结果 是位错周围的弹性应变能降低，其数值等于 其交互作用能。
计算表明，如果溶质原子引起的晶格畸变 是球形对称的，则溶质原子只和刃型位错有 交互作用（因为螺型位错的应力场只有切应 力）。
位错与溶质原子的交互作用能为（短程）： W= 4(1+)/3(1-)GbR3y/(x2+y2 ) －泊松比， G－切变模量，b－柏氏矢量， －溶质与溶质原子的错配度， R－溶剂原子半径， R（1＋ ）－溶质原子半径， 位错位于座标原点（0，0）
固溶强化
《材料强度学》课程内容之二
2008年5月4日
固溶强化
位错在固溶体合金中的运动受到溶质原 子应力场的阻碍：
1）溶质原子的长程内应力场（固溶体 中溶质原子统计均匀地分布在基体中）
2）溶质原子与位错的短程作用力（位 错与溶质原子相遇时，位错克服溶质原子 钉扎所需的力）
1 溶质原子与位错的交互作用
计算表明：体心立方金属中间隙原子和位 错
的弹性交互作用更强烈，而且间隙原子在 体
心立方金属中所造成的非对称晶格畸变与 刃
型位错和螺型位错都有交互作用，使得体 心
立方金属中的屈服效应比面心立方金属更 加
2 溶质原子与位错交互作用的结果
（1）Cottrell 气团
－间隙原子在位错周围的（张应力区）偏聚。
1948年由Cottrell首先在低碳钢中提出：碳氮原子与位 错交互作用所形成的Cottrell气团钉扎位错，需提高外 力才能使位错运动（形成上屈服点），一旦位错开始 运动以后，位错“脱钉”，塑性变形所需的应力由迅 速下降（形成下屈服点），金属屈服而形成屈服平台， 屈服伸长结束后，试样进入均匀塑性变形阶段。
4 非溶质气团强化模型
如果溶质原子不偏聚在位错周围，不形成前述 气团，而是以单个原子或原子群的形式存在 （如合金中的GP区），在基体中不规则的分布， 位错与溶质原子间的交互作用由如何呢？
（1）Mott-Nabarro 理论
从溶质原子和溶剂原子的尺寸差别来计算固溶 强化效应。
（2）Fleischer 理论
（3）低碳钢的动态应变时效
Portevin 和 Le Chatelier 首先在低碳钢中 发现：随着变形温度的升高，明显的屈服降 落逐渐消失，取而代之的是应力－应变曲线 出现锯齿形，以后在铜、铝等合金中也发现 同样的现象。
Cottrell 气团可以很好地解释动态应变失效
变形温度升高－溶质的扩散速度快（既容易 扩散到位错附近形成气团，也容易在位错的 运动过程中挣脱气团）－形成“钉扎与脱钉” 的平衡）－产生锯齿形
（2）Snoek 气团
－间隙原子在体心立方金属中的不对称畸变与螺型位 错发生交互作用而使间隙原子在晶胞内呈有序排列， 且使螺型位错的弹性能降低。
（3）Suzuki 气团
－面心立方金属中，溶质由于化学的交互作用（非弹 性交互作用）而在层错区中的偏聚，使层错能降低。
3 屈服与应变失效
（1）屈服现象的Cottrell 气团解释
6 固溶强化小结
（1）对纯的bcc金属，其屈服应力与温度有很强 的依赖关系，形成固溶体后这种依赖关系减弱了； 对纯的fcc金属，其屈服应力与温度几乎无关， 形成固溶体后这种依赖关系增强了。
（2）室温下对置换式 bcc固溶体： △y ＝ k C（at％） C－溶质原子浓度 fcc固溶体： △y ＝ k C3/2（at％）
但在不形成柯氏气团的晶体中，
也出现屈服降落。
（2）Gliman-Johnston 位错动力学理论
从位错运动速率与应力的关系，寻求屈服的普遍 解释，其要点（假设条件）是： A：变形前可动位错的密度小（大量位错被钉扎） B：变形后位错能快速产生与增殖 C：位错运动速率对应力不敏感
该理论可对Cottrell理论作一个补充与完善。
同时考虑原子尺寸和弹性模量的影响。
5 L.Vigard 定律
固溶体的点阵常数与溶质原子的浓度呈线性关系。 a = a0(1+k)atom%
但有的合金呈正偏差（直线稍上凸），有的呈负偏 差（直线稍下凹）。 溶质原子半径小于溶剂原子: k<0 溶质原子半径大于溶剂原子: k>0 对间歇式固溶体：k>0