Πώς τα κεραμικά σωματίδια ενισχύουν τον μεταλλικό χαλκό;
1. Εμποδίζουν την κίνηση των ορίων των κόκκων κατά τη διάρκεια της παραμόρφωσης, ενισχύοντας έτσι τη μήτρα χαλκού. Η παρουσία κεραμικών σωματιδίων περιορίζει την ανάπτυξη των κόκκων, με αποτέλεσμα μια λεπτότερη δομή κόκκων. Οι λεπτότεροι κόκκοι παρέχουν περισσότερη αντίσταση στην κίνηση εξάρθρωσης, οδηγώντας σε αυξημένη δύναμη.
2. Οι αλληλεπιδράσεις-σωματίδια εξάρθρωσης:Τα κεραμικά σωματίδια μπορούν να αλληλεπιδρούν με τις εξάρσεις στη μήτρα χαλκού. Οι διαταραχές είναι ελαττώματα γραμμής που μπορούν να μετακινηθούν και να προκαλέσουν πλαστική παραμόρφωση στο υλικό. Τα κεραμικά σωματίδια μπορούν να δράσουν ως εμπόδια στην κίνηση εξάρθρωσης, προκαλώντας την κάμψη ή την τόξο γύρω τους. Αυτό απαιτεί πρόσθετη ενέργεια για να ξεπεραστούν οι εξάρσεις των σωματιδίων, με αποτέλεσμα την αυξημένη αντίσταση στην πλαστική παραμόρφωση και, συνεπώς, την ενίσχυση του χαλκού.
3. Εκτροπή και γεφύρωση ρωγμών:Τα κεραμικά σωματίδια μπορούν επίσης να συμβάλλουν στην σκληρότητα του χαλκού. Όταν το υλικό υποβάλλεται σε εξωτερική πίεση, οι ρωγμές μπορούν να ξεκινήσουν και να διαδοθούν. Η παρουσία κεραμικών σωματιδίων μπορεί να εκτρέψει τη διαδρομή αυτών των ρωγμών, προκαλώντας τους να ακολουθήσουν μια πιο στραμμένη διαδρομή. Αυτό αυξάνει την ενέργεια που απαιτείται για τη διάδοση της ρωγμής και ενισχύει την ανθεκτικότητα του θραύσης του σύνθετου χαλκού-κεραμικού.
4. Μεταφορά φορτίου:Τα κεραμικά σωματίδια μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως συστατικά που φέρουν φορτίο μέσα στη μήτρα χαλκού. Μπορούν να μεταφέρουν μερικά από τα εφαρμοσμένα φορτία, μειώνοντας την τάση στη μήτρα χαλκού. Αυτός ο μηχανισμός κατανομής φορτίου συμβάλλει στη συνολική αντοχή και τη μηχανική απόδοση του σύνθετου υλικού.
5. Ενίσχυση του Orowan:Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα κεραμικά σωματίδια μπορούν να δράσουν ως ισχυρά εμπόδια που εμποδίζουν την κίνηση των διαχωρισμών. Όταν οι εξάρσεις συναντούν ένα σωματίδιο, μπορούν είτε να παρακάμψουν το σωματίδιο είτε να καρφώσουν από αυτό. Η ενέργεια που απαιτείται για την εξάρθρωση για την παράκαμψη του σωματιδίου είναι γνωστή ως στρες Orowan. Η παρουσία των σωματιδίων αυξάνει το στρες του orowan, οδηγώντας σε αυξημένη αντοχή του υλικού.
Οι ειδικοί μηχανισμοί ενίσχυσης που κυριαρχούν σε ένα σύνθετο κεραμικό χαλκό εξαρτώνται από το μέγεθος, το σχήμα, το κλάσμα του όγκου και την κατανομή των κεραμικών σωματιδίων, καθώς και τις ιδιότητες της μήτρας χαλκού και τη φύση της διεπαφής μεταξύ των δύο υλικών.
