آلیاژهای مستحکم شده با پخش اکسید
مکانیزم تشکیل

مستحکم سازی با پخش اکسید (ODS) بر پایه عدم تطابق یا ناهمخوانی ذرات اکسید با شبکه بلوری ماده استوار است. ذرات همدوس دارای صفحه شبکه‌ای پیوسته‌ای از ماتریس فلزی تا خود ذرات هستند، در حالی که ذرات نا‎همدوس این پیوستگی را ندارند. در ذرات ناهمدوس، صفحات شبکه در محل فصل مشترک خاتمه می‌یابند. این ناسازگاری در فصل مشترک‌ها منجر به افزایش انرژی بین‌سطحی می‌شود، که از حرکت نابجایی‌ها (dislocations) جلوگیری می‌کند. ذرات اکسیدی در ماتریس بسیار پایدار هستند و همین امر به طور موثری مانع از تغییر شکل خزشی (creep) در مواد می‌شود. پایداری ذرات به این معناست که آن‌ها تغییرات ابعادی بسیار کمی دارند، دچار شکنندگی نمی‌شوند، تأثیرات نامطلوب بر خواص مواد ندارند، فاصله بین ذرات در دماهای بالا ثابت باقی می‌ماند، و به طور کلی در برابر تغییرات ناشی از دماهای بالا مقاومت نشان می‌دهند. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که موادی که با این روش تقویت شده‌اند، در کاربردهایی که نیازمند مقاومت در برابر دماهای بالا و بارهای مکانیکی زیاد هستند، از جمله در صنایع هوافضا، توربین‌های گازی، و رآکتورهای هسته‌ای، عملکرد بهتری داشته باشند. همچنین، استفاده از این روش می‌تواند طول عمر قطعات و تجهیزات را افزایش داده و نیاز به تعمیرات و نگهداری را کاهش دهد.
ذرات اکسیدی به دلیل ناهمدوسی ساختاری نمی‌توانند به راحتی توسط مکانیزم‌های لغزش دچار تغییر شکل شوند و برای غلبه بر این ذرات، نابجایی‌ها باید از مکانیزم صعود استفاده کنند. اگر ذرات به‌جای ناهمدوسی، نیمه‌همدوس (semi-coherent) یا همدوس با شبکه بلوری باشند، نابجایی‌ها می‌توانند با فرآیندهایی کم‌انرژی‌تر مانند لغزش نابجایی یا مکانیزم خمشی اوروان (Orowan bowing) از میان ذرات عبور کنند. این فرآیندها، که به‌عنوان مکانیزم‌های غیرحرارتی (athermal) شناخته می‌شوند، انرژی کمتری نیاز دارند. در مقابل، مکانیزم صعود یک فرآیند وابسته به نفوذ است که انرژی بیشتری طلب می‌کند و عمدتاً در دماهای بالاتر، جایی که انرژی کافی برای اضافه یا حذف اتم‌ها فراهم است، رخ می‌دهد. به دلیل ناهم‌دوسی ذرات، مکانیزم‌های لغزش به‌تنهایی کافی نیستند و مکانیزم صعود، که انرژی بیشتری می‌طلبد، غالب است. این موضوع باعث می‌شود ناپیوستگی‌ها به‌شدت متوقف شوند و تغییر شکل دشوارتر شود.
مکانیزم صعود به دو شکل محلی (local climb) و عمومی (general climb) قابل وقوع است. در صعود محلی، بخشی از نابجایی‌ها که بین دو ذره قرار دارد، در صفحه لغزش باقی می‌ماند، درحالی‌که باقی نابجایی روی سطح ذرات به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کند. در صعود عمومی، کل نابجایی‌ها از صفحه لغزش خارج می‌شوند. صعود عمومی انرژی کمتری نیاز دارد، زیرا این مکانیزم طول خط نابجایی را کاهش می‌دهد و در نتیجه انرژی کرنش الاستیک نیز کاهش می‌یابد. به همین دلیل، صعود عمومی مکانیزم غالب است. نابجایی‌ها محدود به مکانیسم‌های صعود کاملاً محلی یا کاملاً عمومی نیستند، بلکه مسیری را طی می‌کنند که انرژی کمتری نیاز دارد. صعود همکارانه (Cooperative Climb) نمونه‌ای از یک مکانیسم پیچیده‌تر است که در آن یک نابجایی به جای عبور از هر ذره به‌صورت جداگانه، در اطراف گروهی از ذرات حرکت می‌کند.
مک‌لین بیان کرد که نابجایی زمانی به حالت پایدارتر و آرام‌تر می‌رسد که از روی چندین ذره به‌طور همزمان صعود کند. دلیل این پدیده آن است که با این کار، از برخی از مرزهای ناگهانی بین بخش‌های مختلف در صفحه لغزش صرف‌نظر می‌شود و نابجایی در عوض در امتداد سطح ذرات حرکت می‌کند. این مکانیزم نه تنها موجب کاهش انرژی مورد نیاز برای حرکت نابجایی می‌شود، بلکه نقش مهمی در تعیین ویژگی‌های مکانیکی مواد، به‌ویژه در حضور ذرات تقویت‌کننده (Reinforcing Particles) در آلیاژها، دارد. در حقیقت، توزیع ذرات و اندازه آن‌ها می‌تواند بر رفتار صعود نابجایی‌ها تأثیر قابل توجهی داشته باشد. این اثرات در طراحی مواد پیشرفته، مانند سوپرآلیاژها و مواد کامپوزیتی که تحت شرایط دمای بالا کار می‌کنند، اهمیت زیادی دارد.
حضور ذرات ناهمدوس باعث ایجاد یک تنش آستانه (σt) می‌شود، زیرا برای حرکت نابجایی‌ها از کنار اکسیدها، باید تنش اضافی اعمال شود تا نابجایی‌ها از طریق مکانیزم صعود از ذرات عبور کنند. پس از عبور نابجایی از ذره به وسیله صعود، نابجایی‌ها ممکن است در محل تماس ذره-ماتریس گیر بیفتند که این پدیده به نام «چسبندگی سطحی» (Interfacial Pinning) شناخته می‌شود. این پدیده نیازمند تنش آستانه اضافی است تا نابجایی از این گیرافتادگی رها شود، و تنها پس از غلبه بر این مقاومت، تغییر شکل پلاستیک انجام می‌شود.
پدیده رهایی نابجایی نتیجه تعامل بین نابجایی و ذره است که در آن انرژی کشسانی کل کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، این پدیده به دلیل اثرات متقابل میان نابجایی‌ها و ذرات در ماتریس است که باعث می‌شود تنش‌های کشسانی در منطقه اطراف ذره تغییر کنند و باعث کاهش انرژی کلی سیستم شود. به گفته شروئدر و آرتز، تنش اضافی مورد نیاز به دلیل آرامش و کاهش میدان تنش است که در طی فرآیند صعود نابجایی‌ها رخ می‌دهد و به این ترتیب نیروی برشی وارد شده را جبران می‌کند.