固溶強化，是指純金屬經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮辖鸹?，強度、硬度提高的現(xiàn)象。其原因可歸結(jié)于溶質(zhì)原子和位錯的交互作用，這些作用起源于溶質(zhì)引發(fā)的局部點陣畸變。固溶體可分為無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(xiàn)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的阻力，使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。這種通過融入某種溶質(zhì)元素來形成固溶體而使金屬強化的現(xiàn)象稱為固溶強化。在溶質(zhì)原子濃度適當(dāng)時，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)生顯著的固溶強化效應(yīng)。一般說來，銅中加入合金元素，溶質(zhì)原子溶入晶格后會引起晶體點陣畸變，這種畸變的晶格點陣對運動電子的散射作用也相應(yīng)加劇。因此，固溶強化對銅的導(dǎo)電性和強度的效應(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，銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的下降不多，對塑性的影響也甚微，并顯著提高銅的再結(jié)晶溫度、蠕變強度和抗高溫?zé)岬椭芷?。在相關(guān)文獻中有介紹：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(dǎo)電率為100%IACS，Cu-10%Ag經(jīng)適當(dāng)處理后，強度可達到1000MPa，導(dǎo)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(nèi)聚能很高，它們對Pt、Pd的強化效果很好，所有過渡族元素及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(shù)，會降低合金中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(yīng)

經(jīng)過均勻化處理的Al-Zn-2Cu合金，固溶處理后形成單相固溶體。如再對其進行階梯退火，得到的組織為在Al基固溶體上彌散分布著細小的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程中，在發(fā)生失穩(wěn)分解后，已經(jīng)通過不連續(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)組織更細小，但其硬度遠遠低于鑄態(tài)組織的硬度。

由此可見，在Al-Zn-2Cu合金中與固溶強化效應(yīng)相比，析出強化效應(yīng)相對較弱，隨著溶質(zhì)原子的析出，所產(chǎn)生的析出強化效應(yīng)要小于所損失的固溶強化效應(yīng)，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(yīng)。

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，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。但是如果鎢含量過高的話會使析出相數(shù)量增加，晶粒發(fā)生細化，合金的高溫拉伸強度反而會下降。過量的鎢還會形成大量的析出相，會削弱鎢的固溶化作用，同時大量的析出相還會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)生強化，稱為固溶強化.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，或作有序排列時的強化。

置換式或間隙式溶質(zhì)原子對位錯的運動，起著原子尺度障礙物的作用，結(jié)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(shù)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)對位錯運動的影響。

彈性相互作用取決于三個因素：(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，位錯可以被溶質(zhì)吸引(如果μ降低時)或者被溶質(zhì)排斥(如果μ升高時)。

最初Mott-Nabarro對均勻強化作理論研究時，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：

由于合金中的價電子趨向由位錯應(yīng)力場中的受壓區(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的差別。

影響因素

（1）溶質(zhì)原子的原子分數(shù)越高，強化作用也越大，特別是當(dāng)原子分數(shù)很低時，強化作用更為顯著。

（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陣畸變屬非對稱性的，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，故實際強化效果也有限。

（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價電子數(shù)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價電子濃度的增加而提高。