固溶强化

✍ dations ◷ 2025-02-24 02:12:17 #冶金

固溶强化（英语：Solid solution strengthening）是一种利用加入溶质原子形成固溶体，并且提高整体强度的方法。加入溶质原子会降低位错周围的内应力，阻挡位错移动而使得变形更不易发生，以达到强化的效果。

固溶体可以依溶质原子的尺寸分为两种，分别为置换型固溶体（Substitutional solid solution）或是间隙型固溶体（Interstitial solid solution）。无论是哪种，在其最大溶解度之下，晶体结构都不会因为固溶而发生相变化。

置换型固溶体发生在溶质原子够大可以取代晶格中的溶剂原子，若溶剂原子与溶质原子的原子尺寸差距在15%（Hume-Rothery rule）内，且具有相同的晶体结构时，可以有更高的溶解度，如可完全互溶的Cu-Ni系统及Ag-Au面心立方（FCC）二元系统及Mo-W的体心立方（BCC）二元系统。间隙型固溶体发生在溶质原子足够小适合填补在溶剂原子之间的间隙点时，使溶剂原子的键被压缩而变形，常用的间隙型溶质原子为H、Li、Na、N、C及O。

材料的强度源自于抵抗变形的能力，意味着降低位错移动就能提高强度，位错在材料内部形成应力场，溶质原子的加入也会形成应力场，两者的交互作用下可能会使得应力场被抵销，使屈服强度增加。在扩散的机制下，溶质原子亦可移动到位错附近，降低位错造成的晶格变形及内应力，依照其尺寸大小，较大的溶质原子会移动到张力端，而较小的溶质原子则是压力端，降低拉伸应变及压缩应变。

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