原理第3章-合金的脱溶沉淀与时效ppt课件.ppt

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1、第七章合金的脱溶沉淀与时效第一节脱溶过程和脱溶物的结构第二节脱溶热力学和动力学第三节脱溶后的显微组织第四节脱溶时效时的性能变化第七章合金的脱溶沉淀与时效定义：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。条件：合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少。固溶处理：将双相组织（+）加热到固溶度线以上某一温度（如T1）保温足够时间，获得均匀的单相固溶体相的处理工艺。时效：合金在脱溶过程中，其机械性能、物理性能和化学性

2、能等均随之发生变化，这种现象称为时效。第七章合金的脱溶沉淀与时效固溶处理与时效处理的工艺过程示意图第七章合金的脱溶沉淀与时效若将经过固溶处理后的C0成分合金急冷，抑制相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和相固溶体。这种过饱和固溶体在室温较高温度下等温保持时，将发生脱溶，但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强（硬）化或时效强（硬）化，是强化合金材料的重要途径之一。第七章合金的脱溶沉淀与时效析出：指某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或将

3、它加热到一定温度，溶质原子会在固溶体点阵中的一定区域内聚集或组成第二相的现象。析出又称为沉淀时效合金：能够发生时效现象的合金称为时效型合金或简称为时效合金。自然时效或室温时效人工时效第七章合金的脱溶沉淀与时效一、脱溶过程和脱溶物的结构合金经固溶处理并淬火获得亚稳过饱和固溶体，若在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。以A1-4%Cu合金为例：室温平衡组织：相固溶体和相（CuAl2）。脱溶顺序：G.P.区″相

4、′相相。即在平衡相（）出现之前，有三个过渡脱溶物相继出现。下面以A1-Cu合金为例，介绍时效过程中过渡相和平衡相的形成及其结构。第七章合金的脱溶沉淀与时效1）G.P.区的形成及其结构Guinier和Preston各自独立地分析了Al-Cu合金时效初期的单晶体，发现在母相固溶体的｛100｝面上出现一个原子层厚度的Cu原子聚集区，由于与母相保持共格联系，Cu原子层边缘的点阵发生畸变，产生应力场，成为时效硬化的主要原因。后来将这种在若干原子层范围内的溶质原子聚集区即称为Guinier-Preston

5、区，简称G.P.区。第七章合金的脱溶沉淀与时效G.P.区是溶质原子聚集区。它的点阵结构与过饱和固溶体的点阵结构相同。换言之，当从过饱和固溶体形成G.P.区时，晶体结构并未发生变化，所以一般把它当作“区”，而不把它当作新的“相”看待。G.P.区与过饱和固溶体（基体）是完全共格的。这种共格关系是靠正应变维持的，属于第一类共格。G.P.区的特点：①在过饱和固溶体的分解初期形成，且形成速度很快，通常为均匀分布；②其晶体结构与母相过饱和固溶体相同，并与母相保持第一类共格关系；③在热力学上是亚稳定的。第七章合金的

6、脱溶沉淀与时效Al-Cu合金中G.P.区的显微组织及其结构模型第七章合金的脱溶沉淀与时效2）过渡相的形成及其结构a）″相的形成与结构G.P.区形成之后，当时效时间延长或时效温度提高时，将形成过渡相。从G.P.区转变为过渡相的过程可能有两种情况：一是以G.P.区为基础逐渐演变为过渡相，如A1-Cu合金；二是与G.P.区无关，过渡相独立地形核长大，如Al-Ag合金。在A1-Cu合金中，随着时效的进行，一般是以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″相。第七章合金的脱溶

7、沉淀与时效″相的晶胞有五层原子面，中央一层为100％Cu原子层，最上和最下的两层为100％A1原子层，而中央一层与最上、最下两层之间的两个夹层则由Cu和A1原子混合组成（Cu约为20～25％)，总成分相当于CuAl2。″相与基体相仍保持完全共格关系。″相仍为薄片状，片的厚度约0.8～2nm，直径约14～15nm。随着″相的长大，在其周围基体中产生的应力和应变也不断地增大。″相具有正方点阵，点阵常数为：a＝b＝4.04Å，与母相相同c＝7.8Å，较相的两倍(8.08Å)略小第七章合金的脱

8、溶沉淀与时效第七章合金的脱溶沉淀与时效b）′相的形成与结构在A1-Cu合金中，随着时效过程的进展，片状″相周围的共格关系部分遭到破坏，″相转变为新的过渡相′相。′相也具有正方点阵，点阵常数为：a＝b＝4.04Åc＝5.8Å。′相的成分与CuAl2相当。′相的点阵虽然与基体相不同，但彼此之间仍然保持部分共格关系，两点阵各以其{001}面联系在一起。′相和相之间具有下列位向关系：第七章合金的脱溶沉淀与时效A1-Cu合金的′相以及′相与