Wpływ typu wiązania międzyatomowego na wytrzymałość materiału

Zwiększenie wiązań kierunkowych: zwiększenie granicy plastyczności i twardości
Ściśle upakowane metale	Inne metale	Związki jonowe	Związki metaliczne nieorganiczne	Kowalentne ciała stałe
Np. miedź, aluminium	Np. żelazo, wolfram	NaCl, MgO	CuAl2, Ni3Al, TiAl	Diament, SiC, Al2O3
Praktycznie nie kierunkowe wiązania	Częściowo kierunkowość wiązań	Wiązania w wyniku przyciągania elektrostatycznego, nie kierunkowe ale poślizg przesuwa mocno naładowane jony między sobą	Struktury uporządkowane z umiarkowaną ilością kierunkowych wiązań	Ceramiki - bardzo silne wiązania kierunkowe
Ruch dyslokacji łatwy	Ruch dyslokacji umiarkowanie łatwa (w zależności od temperatury)	Ruch dyslokacji umiarkowanie trudny	Ruch dyslokacji trudny	Ruch dyslokacji bardzo trudny

Metody umacniania metali

Umocnienie roztworowe (przez tworzenie roztworu stałego),

Wewnętrzne pola naprężeń wokół rozpuszczonych atomów oddziałują wzajemnie z polami naprężeń wokół dyslokacji

Efekt umocnienia, a zrazem wytrzymałość roztworu, jest proporcjonalny do:

1. Ilości obcych atomów (c- ich koncentracji w roztworze)

2. Stopnia niedopasowania, δ (rs-rm/rm)

3. Modułu sprężystości poprzecznej rozpuszczalnika (G)

Umocnienie granicami ziarn (przez rozdrobnienie ziarna),

Granice ziarn - silne przeszkody dla ruchu dyslokacji - powierzchnia granic ziarn stanowi

barierę dla poruszających się dyslokacji na całej długości płaszczyzny poślizgu - większy

opór przeciw poślizgowi niż opór stawiany przez odosobnione przeszkody na płaszczyznach

poślizgu (czyli obce atomy, wydzielenia lub cząstki obcej fazy).

ၳy - granica plastyczności polikryształu

ၳo - granica plastyczności monokryształu

- reguła umocnienia

k - współczynnik proporcjonalności

d - średnica ziarna

Utwardzanie dyspersyjne,

Wewnętrzne pola naprężeń od cząstek dyspersyjnych oddziałują z polami naprężeń wokół dyslokacji

Umocnienie dyspersyjne - przez duże nieodkształcalne cząstki niekoherentne (najczęściej niemetaliczne)- silne przeszkody dla ruchu dyslokacji

Krytyczne naprężenie styczne dla mechanizmu omijania cząstek (Orowana):

gdzie: b- wektor Burgersa; f - udział objetościowy cząstek;

R - promień cząstki; G- moduł sprężystości poprzecznej

Utwardzanie wydzieleniowe,

Wydzielenia w osnowie matrycy z „mocnymi" strukturami krystalicznymi działają jako blokady na drodze poruszających się dyslokacji

Umocnienie wydzieleniowe - przez małe odkształcalne cząstki koherentne (i półkoherentne) powstałe w wyniku starzenia przesyconych roztworów stałych - słabe przeszkody dla ruchu dyslokacji

Krytyczne naprężenie styczne dla mechanizmu przecinania cząstek:

gdzie: ၡ - stała proporcjonalności; b- wektor Burgersa; f - udział objetościowy cząstek;

R - promień cząstki; G- moduł sprężystości poprzecznej

Umocnienie odkształceniowe (dyslokacyjne),

Zjawisko wzrostu wytrzymałości metali w trakcie ich deformacji

plastycznej poniżej temperatury rekrystalizacji - wynik wzajemnego oddziaływania dyslokacji.

Nieruchome dyslokacje blokują dyslokacje zdolne do ruchu - dyslokacje stają się przeszkodami w ruchu dla samych

siebie (przecinanie się dyslokacji prowadzi do powstania silnych przeszkód w postaci nieruchomych uskoków).

Gęstość dyslokacji jest sumą linii dyslokacji do objętości, w których te dyslokacje się znajdują.

W stanie 0% odkształcenia gęstość dyslokacji wynosi 10⁶ cm³ (tzw. defekt liniowy). W trakcie odkształceń plastycznych rośnie do 10¹², aż do progowej gęstości, przy której następuje rozerwanie +- 10¹³)

gdzie: ၡ -stała (0,4 dla metali o sieci A1 i 0,2

dla metali o sieci A2; ၲ - gęstość dyslokacji

Umocnienie przez przemianę martenzytyczną (hartowanie),

Wykorzystanie przemian fazowych do otrzymywania drobnych silnie odkształconych składników mikrostruktury

---