固溶強化

Solid solution strengthening

融入固溶體中的溶質原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。在溶質原子濃度適當時，可提高材料的強度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。

影響因素

（1）溶質原子的原子分數越高，強化作用也越大，特別是當原子分數很低時，強化作用更為顯著。

（2）溶質原子與基體金屬的原子尺寸相差越大，強化作用也越大。

（3）間隙型溶質原子比置換原子具有較大的固溶強化效果，且由於間隙原子在體心立方晶體中的點陣畸變屬非對稱性的，故其強化作用大於面心立方晶體的；但間隙原子的固溶度很有限，故實際強化效果也有限。

（4）溶質原子與基體金屬的價電子數目相差越大，固溶強化效果越明顯，即固溶體的屈服強度隨著價電子濃度的增加而提高。

固溶強化的程度主要取決於兩個因素：1. 原始原子和添加原子之間的尺寸差別。尺寸差別越大，原始晶體結構受到的干擾就越大，位錯滑移就越困難。2. 合金元素的量。加入的合金元素越多，強化效果越大。如果加入過多太大或太小的原子，就會超過溶解度。這就涉及到另一種強化機制，分散相強化。3.間隙型溶質原子比置換型原子具有更大的固溶強化效果。4.溶質原子與基體金屬的價電子數相差越大，固溶強化作用越顯著。

1. 屈服強度、拉伸強度和硬度都要強於純金屬

2. 絕大部分情況下，延展性低於純金屬

3. 導電性比純金屬低很多

4. 抗蠕變，或者在高溫下的強度損失，通過固溶強化可以得到改善

1．微量Ag對銅合金性能的影響

Cu-Ag合金是典型的固溶強化型合金，在共晶溫度(779℃)時銀在銅中的溶解度可達8%。銀分佈在固溶體中，從而提高銅的強度和硬度，產生顯著的固溶強化效應。一般說來，銅中加入合金元素，溶質原子溶入晶格後會引起晶體點陣畸變，這種畸變的晶格點陣對運動電子的散射作用也相應加劇。因此，固溶強化對銅的導電性和強度的效應是矛盾的。但銀與可固溶於銅的其他元素不同，含銀量少時，銅的電導率和熱導率的下降不多，對塑性的影響也甚微，並顯著提高銅的再結晶溫度、蠕變強度和抗高溫熱低周疲勞。在相關文獻中有介紹：在銅中加入0.2%-1%銀后，導電率仍保持在100%IACS，形變強化后強度可達到400MPa以上：Cu-0.085%Ag經冷加工后，強度可達到420MPa，導電率為100%IACS，Cu-10%Ag經適當處理后，強度可達到1000MPa，導電率可達80%IACS。

2. 微量元素對Pt或Pt-Rh合金高溫強度的影響

微量或少量元素對 Pt 和 Pt-Rh 合金的高溫強度有明顯的影響，溶質W、Mo、Ir、Ru、Os、Re 等內聚能很高，它們對Pt、Pd的強化效果很好，所有過渡族元素及Cu、Ag和Au在Pt中也有相當高的固溶度，特別是周期表中Pt附近的元素與Pt形成連續固溶體。在不甚高的溫度範圍內，這些元素對Pt均有不同程度的固溶強化作用。

3. V-4Cr-4Ti合金的氫致硬化

釩合金具有較強的吸氫能力，合金元素Ti能顯著提高合金的吸氫量，在發生氫脆斷裂的臨界氫含量下，達到氫致脆性斷裂之前，釩合金的氫致硬化是一種典型的固溶強化。這是因為H在合金中是非常容易擴散的，其可以與位錯發生交互作用，從而提高合金的強度，並使合金的塑性降低。H引起合金的固溶強化，使合金的晶粒強度升高。而金屬Ti是一種很好的吸氣劑，在釩合金中，由於Ti對其中中間隙雜質原子C，N，O和H等具有很強的吸附作用，它能減低它們在合金中的擴散係數，會降低合金中H與位錯的交互作用，使合金具有相對優良的抗氫脆性能。

4. Al-Zn-(Cu)合金的固溶強化效應

經過均勻化處理的Al-Zn-2Cu合金，固溶處理后形成單相固溶體。如再對其進行階梯退火，得到的組織為在Al基固溶體上彌散分佈著細小的Zn相，其是由α-Al 和β-Zn 相組成。可見Al-Zn-2Cu合金在固溶處理后的階梯退火過程中，在發生失穩分解后，已經通過不連續沉澱形成了兩相平衡組織。該合金鑄態組織是由α-Al 和β-Zn 相組成的兩相枝晶組織。階梯退火所得到的平衡態組織較鑄態組織更細小，但其硬度遠遠低於鑄態組織的硬度。由此可見，在Al-Zn-2Cu合金中與固溶強化效應相比，析出強化效應相對較弱，隨著溶質原子的析出，所產生的析出強化效應要小於所損失的固溶強化效應，造成合金的強度下降。Al-Zn-(Cu)合金的硬度主要取決於固溶強化效應。

5．鈷基高溫合金

鈷徠基合金中含有大量降低層錯能的鈷、鎢、鉻等元素，因此其層錯能較低，在合金中形成大量的堆垛層錯和孿晶，阻礙了位錯的移動，特別是合金中的擴展位錯寬度的增加，使位錯的攀移變得極為困難，從而提高了合金的高溫強度。但是如果鎢含量過高的話會使析出相數量增加，晶粒發生細化，合金的高溫拉伸強度反而會下降。過量的鎢還會形成大量的析出相，會削弱鎢的固溶化作用，同時大量的析出相還會使合金的冷加工變得非常困難。