脱溶以铝铜合金为例.ppt

指导老师：武淑艳
学生：廖帆帆
学号：13843061一、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合金脱溶过程Al-Cu系合金中的G.P.区及其结构模型二、脱溶后的显微组织脱溶析出产物显微组织变化的顺序示意图三、铝铜合金的时效过程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。3.G.P.区形成的原因:
G.P区的形核是均匀分布的，其形核率与晶体中非均匀分布的位错无关，而强烈依赖于淬火所保留下来的空位浓度（因为空位能帮助溶质原子迁移）。凡是能增加空位浓度的因素均能促进G.P区的形成。例如：固溶温度越高，冷却速度越快，则淬火后固溶体保留的空位就越多，有利于增加G.P区的数量并使其尺寸减小。从G.P.区转变为过渡相的过程可能有两种情况：
以G.P.区为基础逐渐演变为过渡相，如A1-Cu合金以G.P.区为基础，沿其直径方向和厚度方向(以厚度方向为主)长大形成过渡相θ″相。
与G.P.区无关，过渡相独立地均匀形核长大，如Al-Ag合金。Al-Cu合金中θ″、θ′和θ相的结构及形态图三、过渡相θ′的形成与结构
随着时效过程铜原子在θ″相基础上继续偏聚，片状θ″相周围的共格关系部分遭到破坏，当Cu和Al原子比为1:2时，形成过渡相θ′。θ′是光学显微镜下观察到的第一个脱溶产物，呈圆片状或碟形，尺寸为100nm数量级。θ′相具有正方点阵，其成分与CuAl2相当，a＝b＝0.404nm，c＝0.58nm。θ′相与基体α之间保持部分共格关系，两点阵各以其{001}面联系在一起。
θ′和α相间的位向关系：(100)θ′∥(100)α；
[001]θ′∥[001]α3四、平衡相θ的形成及结构
时效后期，随着θ′相的成长，过渡相θ′从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显相界面的独立的稳定相CuAl2，称为θ相，θ相与基体无共格关系。
随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大合金的强度、硬度进一步降低。
θ相具有正方点阵，a＝b＝0.905nm，c＝0.486nm，点阵常数与θ′及θ″相差甚大。θ相的与基体无共格关系，呈块状。
以上讨论表明，Cu-Al合金时效的基本过程可以概括为：
过饱和固溶体→形成铜原子富集区(GP区)→铜原子富集区有序化θ″相→形成过渡相θ′→析出稳定相θ(CuAl2)+平衡的α固溶体。3.3合金时效动力学3.4影响脱溶动力学的因素
凡是影响形核率和长大速度的因素，都会影响过饱和固溶体脱溶过程动力学。其影响因素包括
晶体缺陷的影响
合金成分的影响
时效温度的影响1.晶体缺陷的影响
增加晶体缺陷，将使新相易于形成，使脱溶速度加快。但不同的晶体缺陷对不同的脱溶沉淀的影响是不一样。
G.P.区形成时，Cu原子按空位机制扩散。固溶处理加热温度愈高，加热后的冷却速度愈快，所得的空位浓度就愈高，G.P.区的形成速度愈快。
在母相晶粒边界出现的无析出区，就是因为晶界附近空位极易扩散至晶界而消失所致。随时效时间的延长和G.P.区的形成，固溶体中的空位浓度不断降低，故使新的G.P.区的形成速度愈来愈小。
位错、层错以及晶界等晶体缺陷具有与空位相似的作用，往往成为过渡相和平衡相的非均匀形核的优先部位。
A1-Cu合金中的θ″相、θ′相及θ相的析出也是需要通过Cu原子的扩散，因此也与固溶体中的空位浓度有关。
固溶处理后的塑性形变可以促进脱溶过程。2.合金成分的影响
在相同的时效温度下，合金的熔点越低，脱溶速度就越快。低熔点合金的时效温度较低，而高熔点合金的时效温度较高，如Al合金在200℃以下，马氏体时效钢在500℃左右。
一般来说，随溶质浓度增加，脱溶过程加快。溶质原子与溶剂原子性能差别越大，脱溶速度就越快。
有些元素对时效各个阶段的影响是不同的，如Cd、Sn极易与空位结合，故使空位浓度下降，使G.P.区形成速度显著降低。但Cd、Sn又是内表面活性物质，极易偏聚在相界面而使界面上形成的θ′相的界面能显著降低，故能促进θ′相沿晶界析出。3.时效温度的影响
时效温度越高，原子活动性就越强，脱溶速度也就越快。但是随着时效温度升高，化学自由能差减小，同时固溶体的过饱和度也减小，这些又使脱溶速度降低，甚至不再脱溶。因此，可以提高温度来加快时效过程，缩短时效时间。
A1-4％Cu-0.5％Mg合金的时效温度