alzncu系低cu侧溶解度间隙及20℃ 200℃相平衡关系的研究word格式论文.docx

东北大学博士学位论文摘要擂要本论文对实际合金的设计与开发中应用十分广泛的 AI 基合金系统 AI-Zn-C毡 三元系低铜侬溶解度间隙及 20C 、200C 低 Cu 侧的相平衡进行了研究。本文对近年来通过热力学计算和由实到推断梅图在AI-Zn-Cu 三元系低铜倒 溶解度间隙区出现的矛盾结果进行了有针对性的研究。研究中设计了三种方法， 并为此熔制了五个成分的合金。 OC桂、 2Cu 和 5Cu 合金用于扩散偶法和合金法的 研究; 3Cul7Zn80AI 积 5Cul5Zn80AI 甩子 XRD 法的研究。采用扩散偶法和合金 法得到了 Cu 对αi地z溶解度间隙形状的影响规律. Il.pα1/(α1+α，2)边界的走向的规 律。采用 XRD 结构分析法，是基于在溶解度间隙区范围内，一定条件下合金会 首先发生失稳分解，因此可以用来研究溶解度间隙区形状随成分变化的特点，研 究结果支持了扩散偶法和合金法的结果。三种研究方法所得到的一致结果是$αI 1扭I+U2)边界将随着 Cu 含量的增加，向低 Zn 侧偏移，因此溶解度问隙区的形 状是从 AI-Zn 侧向 AI-Cu 侧过渡的， Il.P 为发散状(隧道形)。研究结果否认了出旱 期实验推断出的溶解度间隙区为收敛状〈钟罩形)的结果。通过对等温平衡处理 00O-340C) 后的 AI-Zn 及 AI-Zn 加 Cu 含金和扩散偶 的电子探针徽区成分分析表弱，当 αl 与α2 梧平衡肘 .C忍能显著减少 Zn 在α1 梅中 的溶解度 .C盟将主要分配于αz 相中。实验结果还表明，利用纯 AI 与 OCu 或 2Cu 合金制作的扩散偶，通过 AI 前扩散可以提高 OCu 或 2Cu 合金中的富 AI 棺(0.1 相〉的质量百分数，有利于平衡相成分的确定。20C 等温截面的研究主要采用了合金法，研究工作主要针对T (AI4CU3Zn) 相在室温下是否能稳定存在的问题。在梅应的相区选取了 14 个典型的合金成分， 经过长达 1100 小时的阶梯平衡化退火，利用显微组织观察、 X 射线衍射和电子探 针分析等手段，确定了各合金的相组成和各相的成分。结果表明， T明:在室温时 可以稳定存在，并与其周围的各单相组成六个三相区，即: T十α+? 、τ十E+ ? 、 T+u+AhCu 、T+AICu+AbCu ，T+ AI4CU9+A1C 毡、 τ+ (Al4C咀9-CUSZng)+ E0 屯子探针徽区成分分析表明 τ 榻的成分不是化学计量的，存在一定的溶解度范围，确定T相成分范围〈摩尔分数，下同)是:Al含量为 52.8-59.5% ，C延含量为 35.2-38.6 %. zn 含量为 4.91-8.58 %0 同时，通过实验结果与计算结果的相互验1I东北大学博士学位论文摘要证，明确了8相中的最高含灿量远远小于原来认知的数值(18％)，应该小于7％。 最后以本实验的数据为依据，对20℃等温截面图做出了重要的修正。本文还针对A1一zn—Cu三元系相图的200℃等温截面中，铜含量低于20at％的 区域中各相的成分范围和平衡关系不明确的问题进行了研究。在200℃等温截面 中，若将叶B+T 7三相区中o【+T吸p+T’两相平衡边界线向A1-zn侧延伸，则得出的 旺相的zn含量(摩尔分数，下同)为20％，D相的Al含量也可达20％，这明显 与A1．Zn二元系的相关系相矛盾。针对这些问题选取了13个典型的合金成分，进 行了组织均匀化和平衡冷却至200℃的热处理，利用显微组织观察、x射线衍射、 电子探针分析等手段，确定了各合金的相组成和相成分。实验结果表明，200℃时， 富A1相中的Zn含量不超过11．1％，Cu含量不超过2．9％；￡相中Al的含量不超 过6．7％。根据Alcu和灿4cu9的两相平衡区共轭成分的连线可知，A12cu3相中 zn的溶解度很小，应在4．4％以下。确定了A14cu9一cu5zn8成分带低铜侧的六个三 相区， 即：T’+a+D、8+Tr+p、T’+仪十A12Cu、T，+AlCu+A12Cu、T’+A14Cu9+AlCu、 Tr+(A14cu9一cu5zn8)+￡。最后对200℃等温截面图做出了符合实际的修正。本文还针对通过热处理难以获得室温平衡相组成的合金能否快速转变成室温 平衡相组成的问题进行了研究。对于所设计的合金5cu40Zn55Al和15cll20ZIl65Al 经380℃／100h成分均匀化炉冷后组织中分别包含有亚稳相￡和0。在分别进行室 温球磨加工16h和12h后，消除了这两个合金中的亚稳相，并得到了室温的平衡 相组成。此外还设计了三个与上述两个合金处于同一个相区的合金，这三个合金 在成分均匀化炉冷后，相组成中都包含有亚稳相，对这三个合金进行了手工锤击 实验，