Сегодня мы пополним наш список механизмов упрочнения металлов и сплавов. Добавим к дислокационному и зернограничному твердорастворный.
В двух словах напомним, что прочность – это способность материала не разрушаться под нагрузкой. Перед тем как разрушиться, испытывающий нагрузки металл, как правило, пластически деформируется. Эта деформация происходит за счёт течения в нём дислокаций.
Когда дислокации «натекут» до предела, то образуется трещина и пиши-пропало. Отсюда вывод: не дадим дислокациям двигаться – и отсрочим разрушение металла. PROFIT.
Движение дислокации – это движение ряда пустот в рядах атомов (если говорить по-умному, то это только кажущееся движение одномерного дефекта, а на деле это скольжение плоскостей кристалла друг относительно друга).
Если все атомы, составляющие металл или сплав, примерно одинаковые, то дислокациям двигаться легко. Одинаковые соседние атомы легко передают друг другу «пустоту».
А теперь представим, что в кристаллической решётке нашего сплава то тут, то там встречаются атомы заметно больше или меньше, чем все остальные. К чему это приведёт?
Решётка станет корежёной-перекореженой: где-то атомы близко друг к другу, где-то очень далеко. Из-за этого в решётке возникают так называемые поля напряжений. Внутренняя энергия материала растёт, и атомам в области действия становится не досуг содействовать дислокациям в их движении – своих проблем хватает. Они начинают действовать схожим образом с так называемыми атмосферами Котрелла.
Сплавы, в которых в одной решётке могут сожительствовать атомы сильно разных размеров, называются твёрдыми растворами. Часто один из компонентов в них является основой-матрицей.
Различают растворы замещения (когда атомы матрицы заменены атомами другого компонента) и растворы внедрения (более мелкие атомы располагаются в междоузлиях матрицы).