過飽和固溶體的分解

1、過飽和固溶體的分解第1頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三二、脫溶沉淀過程 合金脫溶時遵循一定的脫溶順序。脫溶合金析出的早期產(chǎn)物及過渡相往往與母相是共格和半共格的，通常利用這些彌散析出物使合金硬化，發(fā)展成所謂時效硬化合金。以Al-Cu合金為例生產(chǎn)應(yīng)用：有色金屬與沉淀強化不銹鋼主要的強化手段！第2頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三各（過渡）相的結(jié)構(gòu)（）GP區(qū) GP區(qū)是溶質(zhì)原子（Cu）偏聚區(qū).主要特征： 晶體結(jié)構(gòu)與基體相同并與基體共格，呈盤狀，盤面垂直于基體低彈性模量方向.這個產(chǎn)物無法用金相顯微鏡觀測到，在1938年有Guinier和Preston各自

2、分別借助X射線檢測到，所以稱這類為GP區(qū)。第3頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三(2) 相 隨著時效時間的延長，將形成介穩(wěn)相 主要特征：其厚度為210nm，直徑為30150nm，成分接近CuAl2，具有正方點陣a=b=0.404nm（與基體點陣常數(shù)一致）, c=0.78nm 。 與基體呈共格狀態(tài)，并產(chǎn)生彈性應(yīng)變，這種共格應(yīng)變是導(dǎo)致合金強化的重要原因。第4頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三第5頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三(3) 相隨著時效時間的延長與溫度的升高，將析出介穩(wěn)相 。主要特征：它同樣具有正方點陣，a=b=0.

3、404nm, c=0.58nm,成分近似CuAl2 ，與基體半共格，優(yōu)先在位錯處形核。 第6頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三第7頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三（4）相經(jīng)更高溫度與更延長時間的時效將析出平衡相.主要特征：它具有正方點陣，a=b=0.606nm, c=0.487nm，與基體非共格。第8頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三脫溶沉淀的作用時效：一切有關(guān)性能隨時間變化過程統(tǒng)稱為時效過程。時效硬化：脫溶合金隨著脫溶過程硬度升高的現(xiàn)象。時效過程中Al-Cu合金的硬度變化如圖所示，從圖可以看出，最大強化效果是在 析出階

4、段，當 大量形成時，硬度開始下降。過時效時效硬化析出第二相，細化晶粒第9頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三回歸 有些合金時效硬化后加熱到稍高的溫度,短時間保溫后迅速冷卻,時效硬化效果基本消失,硬度和塑性基本恢復(fù)到固溶處理狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為”回歸”.例如: Al-Cu合金的主要是區(qū)和相的加熱回溶主要用途：恢復(fù)合金的塑性，可用于冷加工變形和修復(fù)整形！第10頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三三、沉淀方式 1、連續(xù)沉淀：沉淀過程中鄰近沉淀物的母相溶質(zhì)濃度連續(xù)變化。主要特點： 當沉淀相的結(jié)構(gòu)及點陣常數(shù)與母相相近時，沉淀相與母相可能形成共格或半共格界面，并與

5、母相有一定的取向關(guān)系，而且多呈現(xiàn)針狀或條狀，相互按一定的交角分布 當沉淀相與母相的結(jié)構(gòu)相差較大時，它們之間的界面不共格時，沉淀相一般呈等軸狀或球狀，與母相無取向關(guān)系 連續(xù)沉淀過程還可能呈局部沉淀，沉淀相沿著晶界，位錯及半共格孿晶界，滑移帶等處擇優(yōu)析出因為需要的過冷度較小第11頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三2、不連續(xù)沉淀（胞狀脫溶）：析出相和母相之間的溶質(zhì)濃度變化不連續(xù)。主要特點： 常在晶界形核，一側(cè)母相保持取向關(guān)系，具有共格或半共格界面，而另一側(cè)母相不共格形核較為困難， 一旦成核，其生長速率很快！第12頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三胞狀脫

6、溶過程說明, Mg-8%Al(AZ80)鎂合金(a)胞狀脫溶前期，170C，時效15小時(b) 170C，時效21小時第13頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三3、沉淀過程對顯微組織的影響（1）連續(xù)均勻沉淀局部沉淀： 沉淀開始時先在晶界、滑移帶局部沉淀，接著發(fā)生晶內(nèi)均勻沉淀 ；（無析出區(qū)）（2）連續(xù)沉淀不連續(xù)沉淀： 晶內(nèi)發(fā)生連續(xù)沉淀，而在晶界發(fā)生不連續(xù)沉淀，隨時效過程的發(fā)展，胞狀組織不斷擴大，同時沉淀相粗化并球化； （3）不連續(xù)沉淀： 核在晶界形成后長成胞狀組織，不斷增大擴展至整體，與此同時，沉淀相逐步粗化并球化。第14頁，共16頁，2022年，5月20日，18點41分，星期三四、沉淀強化機制 總結(jié)：過飽和固溶體脫溶沉淀按哪一種方式進行，主要取決于： 固溶體的成分； 過飽和程度； 時效規(guī)范； 時效處理前是否施加冷加工變形。沉淀強化是合金重要的強化手段之一，又稱析出強化或時效強化。本質(zhì)上都是第二相或顆粒與位錯交互作用的結(jié)果，一般認為有三種強化機理：沉淀相顆粒與基體晶格錯配產(chǎn)生應(yīng)力場，使位錯移動阻力；位錯移動切過沉淀相顆粒上，在顆粒邊界上形成寬度為b的臺階，增大顆粒的表面積，需要做功；沉淀相顆粒強度高時，位錯線難于切過顆粒，在顆粒處受阻從而留下位錯環(huán)，需要外力