固溶強化，是指純金屬經(jīng)過(guò)適當的合金化后，強度、硬度提高的現象。其原因可歸結于溶質(zhì)原子和位錯的交互作用，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，其強化機理也不相同。 [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度提高的現象。融入固溶體中的溶質(zhì)原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動(dòng)的阻力，使滑移難以進(jìn)行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。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強化的現象稱(chēng)為固溶強化。在溶質(zhì)原子濃度適當時(shí)，可提高材料的強度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。

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(shí)銀在銅中的溶解度可達8%。銀分布在固溶體中，從而提高銅的強度和硬度，產(chǎn)生顯著(zhù)的固溶強化效應。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)陣對運動(dòng)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。但銀與可固溶于銅的其他元素不同，含銀量少時(shí)，銅的電導率和熱導率的下降不多，對塑性的影響也甚微，并顯著(zhù)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(guān)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(jīng)冷加工后，強度可達到420MPa，導電率為100%IACS，Cu-10%Ag經(jīng)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(zhì)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(guò)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。在不甚高的溫度范圍內，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(zhù)提高合金的吸氫量，在發(fā)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(fā)生交互作用，從而提高合金的強度，并使合金的塑性降低。H引起合金的固溶強化，是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，由于Ti對七種的間隙雜質(zhì)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系數，會(huì )降低合金中H與位錯的交互作用，使合金具有相對優(yōu)良的抗氫脆性能。 [2] 

4. Al-Zn-(Cu)合金的固溶強化效應

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。如再對其進(jìn)行階梯退火，得到的組織為在A(yíng)l基固溶體上彌散分布著(zhù)細小的Zn相，其是由α-Al 和β-Zn 相組成?？梢?jiàn)Al-Zn-2Cu合金在固溶處理后的階梯退火過(guò)程中，在發(fā)生失穩分解后，已經(jīng)通過(guò)不連續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)組織更細小，但其硬度遠遠低于鑄態(tài)組織的硬度。

由此可見(jiàn)，在A(yíng)l-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(zhù)溶質(zhì)原子的析出，所產(chǎn)生的析出強化效應要小于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于固溶強化效應。

5．鈷基高溫合金

鈷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(dòng)，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(guò)高的話(huà)會(huì )使析出相數量增加，晶粒發(fā)生細化，合金的高溫拉伸強度反而會(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。

在合金中當溶質(zhì)原子以固溶形式溶入基體中，使合金發(fā)生強化，稱(chēng)為固溶強化.固溶強化又可按溶質(zhì)原子在基體中的分布狀況分成均勻強化和非均勻強化，前者指溶質(zhì)原子混亂分布于基體中時(shí)的強化作用，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)的強化。

置換式或間隙式溶質(zhì)原子對位錯的運動(dòng)，起著(zhù)原子尺度障礙物的作用，結果產(chǎn)生的強化效果取決于溶質(zhì)原子和位錯間的相互作用，以及在單位面積滑移面上溶質(zhì)原子的數目.決定其相互作用的程度的主要因素是相對原子尺寸大小，相對原子價(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)的效應對位錯運動(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的數值明顯地不相同，位錯可以被溶質(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對均勻強化作理論研究時(shí)，曾得出了臨界切應力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)電子趨向由位錯應力場(chǎng)中的受壓區移向受拉區，電子效應就發(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)原子的原子分數越高，強化作用也越大，特別是當原子分數很低時(shí)，強化作用更為顯著(zhù)。

（2）溶質(zhì)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(zhì)原子比置換原子具有較大的固溶強化效果，且由于間隙原子在體心立方晶體中的點(diǎn)陣畸變屬非對稱(chēng)性的，故其強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)際強化效果也有限。

（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)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(zhù)價(jià)電子濃度的增加而提高。