脱溶以铝铜合金为例.pptVIP

一、脱溶过程和脱溶物的结构 二、脱溶后的显微组织 三、铝铜合金的时效过程 一、脱溶过程和脱溶物的结构 脱溶(precipitation):在热激活足够的条件下由含某种溶质的过饱和固溶体中析出溶质相或中间相的相变过程。 一般地：G.P.区形成 二、脱溶后的显微组织 连续脱溶（非均匀脱溶＋均匀脱溶） 先发生连续非均匀脱溶，随后发生连续均匀脱溶。析出相均匀分布在与母相结构相同的固溶体中。 非连续脱溶＋连续脱溶 先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，随后发生连续脱溶，析出相均匀分布在与母相结构相同的固溶体中。析出物发生粗化和球化。 非连续脱溶 先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，析出物发生粗化和球化。 三、铝铜合金的时效过程 以Cu-Al合金为例。在室温时的最大溶解度为0.5%Cu，而在548℃时，极限溶解度为5.6%Cu。Al-Cu合金合金在室温时的平衡组织为α＋CuAl2，加热到固溶线FD以上，第二相CuAl2完全溶入α固溶体中，淬火后获得铜在铝中的过饱和固溶体。当再加热到 130℃进行时效，其脱溶顺序为：G.P.区→θ″相→θ′相→θ相，即在平衡相(θ) 出现之前，有三个过渡脱溶物相继出现。 3.1 合金时效过程的热力学 3.2 合金时效过程 2. G.P区的显微组织及其结构模型 结构模型为 G.P.区右半部横截面，图面平行于 Al 原子点阵(100)α面； Cu原子层在(001)α面上形成 ； G.P.区与母相保持共格关系，界面能较小，弹性应变能较大。 G.P.区的形状与溶质和溶剂的原子半 径差有关。△R小于 3％时析出物呈球状， △R大于 5％时析出物呈圆盘状。A1-Cu 合金中 的 G.P.区呈圆盘状， A1-Ag 和 Al-Zn 合金的 G.P.区呈球状。 G.P.区的尺寸和密度与合金成分、时效温度和时效时间等因素有关。 G.P.区的数目比位错数目要大得多。形核主要是依靠浓度起伏的均匀形 核，而依靠位错的不均匀形核则不起主要作用。 谢谢 指导老师：武淑艳 学生：廖帆帆 学号脱 溶 ——以铝铜合金为例 按造成脱溶的条件分 平衡脱溶 时效脱溶 按脱溶过程分 连续脱溶 不连续脱溶 合金脱溶过程 过渡相形成 平衡相形成 在Al-Cu合金中， G.P.区代表Cu原子的偏聚区，为纪念Gunier及Preston的工作而得名，现在用来泛指任何固溶体中的溶质原子偏聚区。 G.P.区特点： (1)过饱和固溶体的分解初期形成，形成速度很快，均匀形核，均匀分布 (2)晶体结构与母相过饱和固溶体相同，并与母相保持共格关系 (3)热力学上亚稳 Al-Cu系合金中的G.P.区及其结构模型 过渡相形成： 以 G.P.区为基础逐渐转变为过渡相，Al-Cu合金 过渡相独立地形核长大，Al-Ag合金 长大到破坏共格关系时 平衡相 θ 相周围的畸变区 相与基体的部分共格关系 脱溶析出产物显微组织变化的顺序示意图 时效过程包括以下四个阶段： G.P区的形成 θ″的形成 θ′的形成 θ的形成 脱溶时的能量变化符合一般的固态相变规律。脱溶驱动力是新相和母相的化学自由能差，脱溶阻力是形成脱溶相的界面能和应变能。下图为Al-Cu合金在某一温度下脱溶时各个阶段的化学自由能－成分关系。 G.P.区：△G1＝a－ b θ″相：△G2＝a－ c θ′相：△G3＝a－ d θ相： △G4＝a－ e 由图可见，△G1＜△G2＜△G3＜△G4， 即形成 G.P.区时的相变驱动力最小。 一、G.P区的形成――形成铜原子富集区(GP区) 经固溶处理获得的过饱和固溶体,在发生分解之前有一段准备过程,这段时间称为孕育期。随后，铜原子在铝基固溶体(面心立方晶格)的{100}晶面上偏聚，形成铜原子富集区，称为GP[I]区。 G.P区的发现：1938年，A.Guinier和G.D.Prestor用X射线结构分析方法各自独立发现，Al－Cu合金单晶体自然时效时在基体的{100}面上偏聚了一些铜原子，构成了富铜的碟状薄片（约含铜90％）。为纪念这两位发现者，将这种两维原子偏聚区命名为G.P区。现在人们把其他合金中的偏聚区也成为G.P区。 1. G.P.区特点： (1) 在过饱和固溶体的分解初期在母相的{100}晶面上形成，形成速度很快，均匀分布。 (2) 晶体结构与母相过饱和固