第六章 脱溶沉淀及时效.ppt

1、调幅分解的热力学条件 发生增幅分解的热力学条件： 合金成分必须位于自由能?成分曲线的两个拐点之间。 ?Co ? ?Ca + ?Cb 产生调幅分解的合金必须具有均匀固溶体分解为两相固溶体的状态图，且这两相固溶体具有相同的晶体结构，成分?自由能曲线是连续的。 除此之外，发生调幅分解的另一个条件是合金中可以进行扩散。 2、调幅分解过程 调幅分解过程中，富B元素的区域进一步富化，贫B元素区域进一步贫化，两区域间没有明显分界线； 上坡扩散。 3、调幅分解组织与性能 固溶体按扩散—偏聚机制分解时，脱溶相与基体始终保持共格关系，因为新相与母相仅在化学成分上有差异，而晶体结构是相同的。 调幅分解时，成分按正弦规律变化，故调幅分解组织具有规律性。溶质原子与溶剂原子半径存在差异，为维持共格，降低弹性能，析出相总是沿着弹性应变阻力小的晶向进行，形成定向排列的特征。 调幅分解组织的方向性易受应力场和磁场的影响，利用这点可以调整调幅分解的组织结构。 第七节 固溶处理及时效工艺 1、合金固溶处理后性能的变化 合金固溶处理后性能的变化与相成分、合金原始组织、固溶处理状态组织特征、固溶处理条件、预先热处理等一系列因素有关。 与铸态相比，铸造合金固溶处理后强度与塑性均提高。 2、固溶处理和时效参数对材料性能的影响 在不发生过烧或过热的前提下，提高固溶处理温度可以加速时效过程。 3、固溶处理规程的选择 1）固溶处理温度可在T1?T2之间选择。 2）固溶处理温度越高，保温时间越短。 3）合金冷却速度须大于临界速度Vc。 4、时效规程的选择 合金经固溶处理后，可在等温时效（单级时效）、多级时效、回归再时效、形变时效等工艺中选择。 5、主要合金的固溶处理—时效规程 选择铝合金固溶时效加热温度的原则是 1）防止过烧； 2）使强化相最大限度地溶入固溶体。 * Yuxi Chen Hunan Univ. * 第六章 脱溶沉淀及时效 概述 脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程 脱溶沉淀后的显微组织 脱溶沉淀过程动力学 脱溶沉淀时性能的变化 调幅分解 固溶处理及时效工艺 第一节 概述 固溶：合金在加热时，其过剩相可以溶解到固溶体基体中，称为固溶。 固溶处理：将合金加热至 适当温度并保温，使过剩 相充分溶解，然后快速冷 却以获得过饱和固溶体的 热处理工艺。 脱溶或沉淀：从过饱和固溶体中析出沉淀相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。 是一种扩散型相变。弥散新相的沉淀将使合金的硬度升高，称为沉淀硬化。 时效处理：合金经固溶处理后在室温或高于室温的适当温度保温，以达到沉淀硬化目的的热处理工艺，称为时效。分为自然时效和人工时效。 具有脱溶沉淀转变的条件：合金在平衡相图上有固溶度的变化，且固溶度随温度降低而减少。 可分为连续脱溶与不连续脱溶： 连续脱溶：脱溶时，随新相的形成，母相成分连续地、平缓地有过饱和转变为饱和状态。 不连续脱溶：脱溶相一旦形成，则其周围一定距离内的固溶体立即由过饱和达到饱和状态，并与原始成分的固溶体形成截然的分界面。 第二节 脱溶沉淀热力学及 脱溶沉淀过程 1、脱溶沉淀热力学 实际的过饱和固溶体脱溶，并不直接析出平衡相，而使先形成溶质原子偏聚区(G.P.区)、过渡相、最后形成平衡脱溶沉淀相。 过饱和固溶体? 偏聚区(G.P.区) ? 过渡相（亚稳相）? 平衡脱溶沉淀相。 2、脱溶沉淀过程 以Al-Cu合金为例，平衡脱溶相为Al2Cu （? ） 1）G.P. 区的形成 溶质原子偏聚区，与母相共格。 2）???的形成 G.P. 区沿直径和厚度方向长大 形成???相。正方点阵，与母相保 持共格。 3）??的形成 时效温度进一步提高将形成??相，不均匀形核，薄片状，正方点阵，与母相保持部分共格。 4）?的形成 一般认为，?由??长大而成。?相也具有正方点阵，与母相非共格。平衡相形成后合金硬度下降。 其他时效硬化合金与Al-Cu合金类似，出现中间过渡相，但不一定有四个阶段。 3、脱溶相的粗化 脱溶相形核后，溶质原子的聚集使得脱溶相不断长大。进一步的长大是通过大质点长大、小质点消失的方式进行，称为奥斯特华德熟化（Ostwald ripening）。 Al2CuMg Al Al2CuMg Al2CuMg Al 第三节 脱溶沉淀后的显微组织 1、连续脱溶的显微组织 普遍脱溶：整个固溶体中普遍地发生脱溶并析出均匀分布的脱溶沉淀相，而与晶界、位错线等无关。一般会对合金性能产生较好的影响。 局部脱溶：普遍脱溶前，较早地从晶界、亚晶界、滑移面、位错线、夹杂物界面及其它晶体缺陷处优先形核，使该处较早地出现脱溶相质点的脱溶