近年来,夹杂物在材料科学领域逐渐吸引了学者的注意,近年来学者们主要关注夹杂物对金属性能的影响,而对于夹杂物对金属性能的影响机理,作用大小等关键问题,研究还不够深入。
(1)从机械性能角度分析,金属材料的断裂过程是裂纹不断产生、扩大的过程。夹杂物作为显微裂纹的发生点,它极大地改变着金属材料的强度。当夹杂物颗粒尺度较大时(>10μm),尤其是在夹杂物含量不高时,将会明显的降低金属材料的屈服强度,并且会同时降低金属材料的抗拉强度。当夹杂物的颗粒尺度小于一定(<0。3μm)时,金属材料的屈服强度和抗拉强度都将提高。同时,金属材料中弥散的体积较小的夹杂物数量增长时,金属材料的屈服强度和抗拉强度将增长,但延伸率有较小程度的降低。80637
(2)大部分情况下夹杂物不会对金属材料纵向延展性产生过大的影响,但会较严重地影响横向延展性。横向断面收缩率和夹杂物总量和带状夹杂物数量成反比,而带状夹杂物大部分都是硫化物。原因在于沿着金属材料的基体变形方向,硫化物会自由伸长,会引起断面收缩率的各项同性减少,各向异性增大,从而导致金属材料的延展性波动。
(3)金属材料抵抗冲击破坏对金属的破坏的能力叫做韧性。金属随钢材不断发生塑性变形,韧性断裂也会逐渐发展的。大多数夹杂物与金属的塑性、弹性能力差距较大,夹杂物不能同步变形于金属材料的塑性变形,所以将会在夹杂物附近产生应力集中,应力集中逐渐扩大,直到最后产生微裂纹,最终由于裂纹扩展,金属材料最终断裂。论文网
(4)球状的硫化物夹杂不仅可以大大提高金属材料的切削性能,而且金属材料的切削性与硫化物颗粒的大小成正比,颗粒越大,金属材料越易切割。虽然二氧化铝、三氧化二铬和钙铝酸盐类氧化物夹杂会降低了金属材料的切削性能,但在MnO-SiO2-A12O3系和CaO-SiO2-A12O3系材料中,情况却有着一些变化。其中某些特定组分的夹杂物却能提高金属材料的切削性能。
(5)金属材料承受一定的复杂应力或交变应力,经多次循环后发生破坏,这一现象称为疲劳。疲劳过程就是金属材料组织内部的疲劳裂纹发生与传播的过程。疲劳裂纹优先会出现在材料局部应力集中的部分。非金属夹杂物作为应力集中处及裂纹的萌生点,都会引起金属材料抗疲劳性能的劣化,相比于塑性夹杂,脆性夹杂对金属材料抗疲劳性能破坏更大,尤其是外来大型脆性夹杂物。据调查表明,90%的机械零件损坏失效,是由于疲劳造成的[6]。
(6)硫化物与硫化物复合的特定氧化物夹杂物是金属材料抗腐蚀的性能下降的原因,并且复合夹杂物的作用较大,而单独的氧化物夹杂并不会对金属材料抗腐蚀能力有较大的影响。
(7)夹杂物会使得金属表面粗糙不平,而氧化物类的夹杂物是影响最大的因素。夹杂物越多,金属表面越粗糙。
(8)非金属夹杂物不具有铁磁性,减少了铁磁性物质的占比;而且在晶粒内或晶界上产生内应力,使基体变形,使金属基体具有的磁性不均匀,使磁性削弱。
(9)硫化物夹杂和体积较大氧化物夹杂都会导致金属材料焊接性能的减弱,但是体积较小的夹杂物有沉淀强化的作用,采取氧化物冶金技术还可以改善金属材料的焊接热影响区性能。
近年来,对出现了一些先进的夹杂物研究方法,如先试验观察某一个表面的金相,用极细的记号笔在面上某处画一道细线,在金相试样中寻找某一个较好的夹杂物形态,并拍摄记录。随后从相邻面继续进行打磨抛光,将面打磨到划线处,随后再拍金相,可以得出另一个面的金相,可以观察到那个较好夹杂物的另一个平面视图,就提取出两个面,从其他平面依次入手制作寻找,可以得出某个夹杂物各个面的平面视图,通过图形分析方法,可以得出试样的立体图像,可以得出正确的夹杂物尺寸与形态。为了避免打磨的角度与夹杂物生长的趋势不同,可以在金相中找等边长的正六边形作为观察的夹杂物形态,就代表着它垂直于那个面,从而避免了角度的影响。 夹杂物国内外研究现状进展:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_93854.html