固溶強(qiáng)化，是指純金屬經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮辖鸹螅瑥?qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象。其原因可歸結(jié)于溶質(zhì)原子和位錯(cuò)的交互作用，這些作用起源于溶質(zhì)引發(fā)的局部點(diǎn)陣畸變。固溶體可分為無(wú)序固溶體和有序固溶體，其強(qiáng)化機(jī)理也不相同。
[1] 合金元素固溶于基體金屬中造成一定程度的晶格畸變從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。融入固溶體中的溶質(zhì)原子造成晶格畸變，晶格畸變?cè)龃罅宋诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使滑移難以進(jìn)行，從而使合金固溶體的強(qiáng)度與硬度增加。這種通過(guò)融入某種溶質(zhì)元素來(lái)形成固溶體而使金屬?gòu)?qiáng)化的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。在溶質(zhì)原子濃度適當(dāng)時(shí)，可提高材料的強(qiáng)度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。
1．微量Ag對(duì)銅合金性能的影響
Cu-Ag合金是典型的固溶強(qiáng)化型合金，在共晶溫度(779℃)時(shí)銀在銅中的溶解度可達(dá)8%。銀分布在固溶體中，從而提高銅的強(qiáng)度和硬度，產(chǎn)生顯著的固溶強(qiáng)化效應(yīng)。一般說(shuō)來(lái)，銅中加入合金元素，溶質(zhì)原子溶入晶格后會(huì)引起晶體點(diǎn)陣畸變，這種畸變的晶格點(diǎn)陣對(duì)運(yùn)動(dòng)電子的散射作用也相應(yīng)加劇。因此，固溶強(qiáng)化對(duì)銅的導(dǎo)電性和強(qiáng)度的效應(yīng)是矛盾的。但銀與可固溶于銅的其他元素不同，含銀量少時(shí)，銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的下降不多，對(duì)塑性的影響也甚微，并顯著提高銅的再結(jié)晶溫度、蠕變強(qiáng)度和抗高溫?zé)岬椭芷凇Ｔ谙嚓P(guān)文獻(xiàn)中有介紹：在銅中加入0.2%-1%銀后，導(dǎo)電率仍保持在100%IACS，形變強(qiáng)化后強(qiáng)度可達(dá)到400MPa以上：Cu-0.085%Ag經(jīng)冷加工后，強(qiáng)度可達(dá)到420MPa，導(dǎo)電率為100%IACS，Cu-10%Ag經(jīng)適當(dāng)處理后，強(qiáng)度可達(dá)到1000MPa，導(dǎo)電率可達(dá)80%IACS。
2. 微量元素對(duì)Pt或Pt-Rh合金高溫強(qiáng)度的影響
微量或少量元素對(duì) Pt 和 Pt-Rh 合金的高溫強(qiáng)度有明顯的影響，溶質(zhì)W、Mo、Ir、Ru、Os、Re 等內(nèi)聚能很高，它們對(duì)Pt、Pd的強(qiáng)化效果很好，所有過(guò)渡族元素及Cu、Ag和Au在Pt中也有相當(dāng)高的固溶度，特別是周期表中Pt附近的元素與Pt形成連續(xù)固溶體。在不甚高的溫度范圍內(nèi)，這些元素對(duì)Pt均有不同程度的固溶強(qiáng)化作用。
3. V-4Cr-4Ti合金的氫致硬化
釩合金具有較強(qiáng)的吸氫能力，合金元素Ti能顯著提高合金的吸氫量，在發(fā)生氫脆斷裂的臨界氫含量下，達(dá)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(qiáng)化。這是因?yàn)镠在合金中是非常容易擴(kuò)散的，其可以與位錯(cuò)發(fā)生交互作用，從而提高合金的強(qiáng)度，并使合金的塑性降低。H引起合金的固溶強(qiáng)化，是使合金的晶粒強(qiáng)度升高。 而金屬Ti是一種很好的吸氣劑，在釩合金中，由于Ti對(duì)七種的間隙雜質(zhì)原子C，N，O和H等具有很強(qiáng)的吸附作用，它能減低它們?cè)诤辖鹬械臄U(kuò)散系數(shù)，會(huì)降低合金中H與位錯(cuò)的交互作用，使合金具有相對(duì)優(yōu)良的抗氫脆性能。
[2] 4. Al-Zn-(Cu)合金的固溶強(qiáng)化效應(yīng)
經(jīng)過(guò)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(duì)其進(jìn)行階梯退火，得到的組織為在Al基固溶體上彌散分布著細(xì)小的Zn相，其是由α-Al 和β-Zn 相組成?？梢夾l-Zn-2Cu合金在固溶處理后的階梯退火過(guò)程中，在發(fā)生失穩(wěn)分解后，已經(jīng)通過(guò)不連續(xù)沉淀形成了兩相平衡組織。該合金鑄態(tài)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(tài)組織較鑄態(tài)組織更細(xì)小，但其硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鑄態(tài)組織的硬度。
由此可見，在Al-Zn-2Cu合金中與固溶強(qiáng)化效應(yīng)相比，析出強(qiáng)化效應(yīng)相對(duì)較弱，隨著溶質(zhì)原子的析出，所產(chǎn)生的析出強(qiáng)化效應(yīng)要小于所損失的固溶強(qiáng)化效應(yīng)，造成合金的強(qiáng)度下降。Al-Zn-(Cu)合金的硬度主要取決于固溶強(qiáng)化效應(yīng)。
5．鈷基高溫合金
鈷基合金中含有大量降低層錯(cuò)能的鈷、鎢、鉻等元素，因此其層錯(cuò)能較低，在合金中形成大量的堆垛層錯(cuò)和孿晶，阻礙了位錯(cuò)的移動(dòng)，特別是合金中的擴(kuò)展位錯(cuò)寬度的增加，使位錯(cuò)的攀移變得極為困難，從而提高了合金的高溫強(qiáng)度。但是如果鎢含量過(guò)高的話會(huì)使析出相數(shù)量增加，晶粒發(fā)生細(xì)化，合金的高溫拉伸強(qiáng)度反而會(huì)下降。過(guò)量的鎢還會(huì)形成大量的析出相，會(huì)削弱鎢的固溶化作用，同時(shí)大量的析出相還會(huì)使合金的冷加工變得非常困難。
在合金中當(dāng)溶質(zhì)原子以固溶形式溶入基體中，使合金發(fā)生強(qiáng)化，稱為固溶強(qiáng)化.固溶強(qiáng)化又可按溶質(zhì)原子在基體中的分布狀況分成均勻強(qiáng)化和非均勻強(qiáng)化，前者指溶質(zhì)原子混亂分布于基體中時(shí)的強(qiáng)化作用，后者指溶質(zhì)原子優(yōu)先分布在晶體缺陷附近，或作有序排列時(shí)的強(qiáng)化。
置換式或間隙式溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，起著原子尺度障礙物的作用，結(jié)果產(chǎn)生的強(qiáng)化效果取決于溶質(zhì)原子和位錯(cuò)間的相互作用，以及在單位面積滑移面上溶質(zhì)原子的數(shù)目.決定其相互作用的程度的主要因素是相對(duì)原子尺寸大小，相對(duì)原子價(jià)及溶質(zhì)和溶劑間某些化學(xué)和物理學(xué)上的差別.這些因素的作用可以分為彈性的，電子的及化學(xué)的效應(yīng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的影響。
彈性相互作用取決于三個(gè)因素：(Ⅰ)溶質(zhì)原子與基體原子間的尺寸相差越大，彈性畸變也越大，(2)如果溶質(zhì)原子造成點(diǎn)陣的正方畸變(如碳在α-Fe中間隙)，則彈性相互作用特別有效，(3)溶質(zhì)原子可能使局部的切變模量μ的數(shù)值明顯地不相同，位錯(cuò)可以被溶質(zhì)吸引(如果μ降低時(shí))或者被溶質(zhì)排斥(如果μ升高時(shí))。
最初Mott-Nabarro對(duì)均勻強(qiáng)化作理論研究時(shí)，曾得出了臨界切應(yīng)力τc與溶質(zhì)原子濃度的平方根成正比的關(guān)系：
由于合金中的價(jià)電子趨向由位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)中的受壓區(qū)移向受拉區(qū)，電子效應(yīng)就發(fā)生作用.基體原子的原子價(jià)愈高，引起的局部電偶極子也愈大. 基體原子與溶質(zhì)原子間相互作用的程度，主要取決于它們之間原子價(jià)的差別。
影響因素
（1）溶質(zhì)原子的原子分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化作用也越大，特別是當(dāng)原子分?jǐn)?shù)很低時(shí)，強(qiáng)化作用更為顯著。
（2）溶質(zhì)原子與基體金屬的原子尺寸相差越大，強(qiáng)化作用也越大。
（3）間隙型溶質(zhì)原子比置換原子具有較大的固溶強(qiáng)化效果，且由于間隙原子在體心立方晶體中的點(diǎn)陣畸變屬非對(duì)稱性的，故其強(qiáng)化作用大于面心立方晶體的；但間隙原子的固溶度很有限，故實(shí)際強(qiáng)化效果也有限。
（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)目相差越大，固溶強(qiáng)化效果越明顯，即固溶體的屈服強(qiáng)度隨著價(jià)電子濃度的增加而提高。
