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为什么金属是晶体,熔化过程中会变软? 第1页

  

user avatar   jiehou1993 网友的相关建议: 
      

金属材料在高温下软化其实是一个非常专业的问题,你们物理老师不是专门学材料的人,不懂也是正常的。

金属的软硬程度,说白了其实就是它变形的难易程度。而金属想要产生变形,基本上需要依赖它内部的缺陷。其中最重要的一种叫做位错(dislocation),它大概长这个样子:

上图的倒T形标记就是位错,当然这是一个截面图,在三维空间里位错其实是一根线。

金属材料的软硬程度,很大程度上取决于位错线运动的难易程度。因此为了提高材料强度,我们往往会通过各种办法来增加位错运动的阻碍。例如增大位错的密度,使其互相缠绕钉扎,成为对方运动的阻碍。或者引入各种界面,让位错的运动被界面挡住。又或者添加少量杂质元素,为位错的运动带来额外的摩擦,甚至聚集形成小颗粒直接阻碍位错的运动。

但高温往往会使得上述强化机制减弱甚至失效。例如高温会降低位错的密度,以及加速位错的运动速度;同时还会减少界面的密度,降低其对位错的阻碍。并且高温还会改变位错的运动方式,让位错不仅可以在一个面上滑移,还可以在滑移面的垂直方向上攀移,从而更容易绕过小尺寸的障碍。

高温下位错的运动更容易了,因此金属也就变软了。

高温软化其实是一个非常重要的问题,因为飞机发动机里的叶片材料就需要在承受高温的同时,仍然保持足够高的强度。如何设计出能耐高温的合金材料,也是该领域的卡脖子问题之一。




  

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