为什么金属是晶体，熔化过程中会变软？ 第1页

金属材料在高温下软化其实是一个非常专业的问题，你们物理老师不是专门学材料的人，不懂也是正常的。

金属的软硬程度，说白了其实就是它变形的难易程度。而金属想要产生变形，基本上需要依赖它内部的缺陷。其中最重要的一种叫做位错(dislocation)，它大概长这个样子：

上图的倒T形标记就是位错，当然这是一个截面图，在三维空间里位错其实是一根线。

金属材料的软硬程度，很大程度上取决于位错线运动的难易程度。因此为了提高材料强度，我们往往会通过各种办法来增加位错运动的阻碍。例如增大位错的密度，使其互相缠绕钉扎，成为对方运动的阻碍。或者引入各种界面，让位错的运动被界面挡住。又或者添加少量杂质元素，为位错的运动带来额外的摩擦，甚至聚集形成小颗粒直接阻碍位错的运动。

但高温往往会使得上述强化机制减弱甚至失效。例如高温会降低位错的密度，以及加速位错的运动速度；同时还会减少界面的密度，降低其对位错的阻碍。并且高温还会改变位错的运动方式，让位错不仅可以在一个面上滑移，还可以在滑移面的垂直方向上攀移，从而更容易绕过小尺寸的障碍。

高温下位错的运动更容易了，因此金属也就变软了。

高温软化其实是一个非常重要的问题，因为飞机发动机里的叶片材料就需要在承受高温的同时，仍然保持足够高的强度。如何设计出能耐高温的合金材料，也是该领域的卡脖子问题之一。