钉扎点

钉扎点是晶体中的位错，是一种线缺陷。位错与位错的相互作用会在位错线上形成许多所谓钉扎点。在那些钉扎点上，位错线不易运动。但在相邻两钉扎点之间的位错线段，在声应力的作用下，能产生类似于两端固定的弦那样的受迫振动。

钉扎点简介

钉扎点，是指位错移动的障碍物自身的几何尺度远远小于相邻障碍物之间的距离，因此可以将障碍物视为钉扎点的情况。在金属材料的强化方式中，阻碍位错滑移的单个固溶原子和通常的第二相粒子，以及对于水平方向上移动的位错来说竖直方向上的林位错等，都属于钉扎点。

钉扎点固溶强化

晶体材料中，狭义的零位晶体缺陷是空位。这里，我们将晶体中各个方向上的大小都是原子尺度的不均匀性质点统称为零维缺陷。除了空位外，它还包括代位式、间隙式存在的固溶态合金原子或者杂质原子。这些缺陷点破坏了完整晶体原有的周期性均匀结构，它们与晶体中的位错之间存在交互作用，并且随着它们之间的距离改变，这样，当位错在这些点缺陷附近经过时就会遇到阻力，从而提高材料屈服强度。人们将晶体中的固溶原子通过各种交互作用增加位错移动阻力而使屈服强度提高的现象，称作固溶强化。

金属材料中加入合金元素，如果有部分合金元素的原子固溶于基体金属中，都会产生一定的固溶强化作用。通常情况下，不考虑空位对晶体屈服强度的影响。但是，在受到核辐射强烈作用因此产生大量空位及空位聚集形成的孔洞时，它们对于屈服强度的影响也是必须考虑的。

钉扎点第二相粒子

晶体中，任何一个方向上的大小都比原子直径高出至少一个数量级的缺陷称作三维缺陷。其典型代表是第二相质点。在其所处范围内，原有的基体材料的原子排列情况完全改变。第二相质点处于位错的滑移面上，就会阻挡位错的移动。位错线或者绕过或者切割粒子，才能继续移动。如果第二相粒子与基体金属在相界面上还有共格或者半共格关系，两者之间的晶格常数差异还会产生应力-应变场，从而以另一种方式影响晶体材料中位错的移动。人们将第二相粒子对位错移动的阻力所产生的强化称作第二相强化。

如果产生强化作用的第二相粒子，在高温下溶解于基体金属中、较低温度下通过固态相变析出，它所产生的强化叫做沉淀强化（precipitation strengthening），是金属材料中常见的第二相强化。在另外一些情况下，第二相质点是人为加入到基体材料中的，或者是通过内氧化方式由金属转变成的氧化物质点。它们在高温下不溶解，一旦生成不再改变，加热时效过程中也基本上不发生熟化长大。这样的第二相质点产生的强化称作弥散强化。

钉扎点钉扎点的强化效果

如下图《滑移面上钉扎点对位错 运动的影响示意图》所示，一条在滑移面上移动的位错，遇到间距为l两个钉扎点P、Q而被钉扎住。

因为外加应力τ的驱动作用，钉扎点P、Q之问的位错段发生弯曲。外应力τ升高，位错段弯曲加剧，其曲率半径r减小，钉扎点两侧的位错线之间的夹角减小，驱动位错越过钉扎点的合力增大，相应的钉扎点保持平衡所必须提供的阻力增大，直到达到其最大值F_max，位错摆脱钉扎；或者当钉扎点两侧的位错线的夹角

钉扎点脱钉

位错线受迫振动所引起的声吸收同声波振幅无关，但与声波频率以及位错线段的长度有关。当晶体上的外加应力（静应力或声应力）增加到一定程度时，缺陷所引起的钉扎点可被位错线抛脱（称为脱钉），从而使位错线段迅速变长。当外加应力去掉后，位错线段又作弹性收缩，最后重新被钉扎。这时在声波一周期内对应的应力和应变曲线是一个滞后回线。由这种形式的位错运动而产生的声吸收与声波振幅有关，却不依赖于声波频率。

钉扎点位错机制

塑性阻尼的两个阶段与循环拉伸微塑变的两个阶段相对应：第一阶对应塑性应变小于2x10的区域，Schmid因子较大晶粒内部位错从钉扎点上脱钉并在基面滑移，可动性较大，激活体积较大，加工硬化指数较小;当塑性应变高于2x10时，由于位错在同一滑移面上材料硬化，所以具有较大的加工运动而发生缠结和堆积，可动位错密度降低，硬化指数和较小的位错滑移激活体积，这时微塑变进入第二阶段。

在应变小于第一临界应变振幅时，纯镁中位错在弱钉扎点间摆动，加载卸载曲线基本重合为一条直线，此时阻尼性能Q₀与应变振幅无关；随应变的增大，位错从弱钉扎点上脱钉，产生应力-应变滞后环，滞弹性应变迅速增加，而正切弹性模量快速降低，此时阻尼性能Q_h 随应变振幅逐渐增大。这两个滞弹性阶段可以用G-L位错模型来解释；当高于第二临界应变振幅后，G-L曲线偏离直线，基面位错从强钉扎点上脱钉，发生微小塑性变形，阻尼性能Q_p快速提高;当高于第三临界应变振幅后，由于位错的缠结和堆积，摩擦应力逐渐增大，而损失模量的增加速度变缓。后两个微小塑性变形阶段需要用微塑变位错模型来解释。随着晶粒尺寸或基面滑移Schmid因子的增大，纯镁的阻尼性能、滞弹性应变和损失弹性模量增大，而正切弹性模量、摩擦应力和背应力降低。