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二、脱溶沉淀过程二、脱溶沉淀过程 合金脱溶时遵循一定的合金脱溶时遵循一定的脱溶顺序脱溶顺序。脱溶合金析出的。脱溶合金析出的早期产物早期产物及及过渡相过渡相往往与母相是往往与母相是共格共格和和半共格半共格的，通常利用这些弥散析出物使合金硬化，发的，通常利用这些弥散析出物使合金硬化，发展成所谓展成所谓时效硬化合金时效硬化合金。以以Al-Cu合金合金为例为例生产应用：有色金属有色金属与与沉淀强化不锈钢沉淀强化不锈钢主要的强化手段主要的强化手段！各（过渡）相的结构各（过渡）相的结构（）（）GP区区 GP区是溶质原子（区是溶质原子（Cu）偏聚区）偏聚区.主要特征主要特征：晶体结构与基体相同并与基体共格，呈盘状，盘面垂直于基体晶体结构与基体相同并与基体共格，呈盘状，盘面垂直于基体低弹性低弹性模量模量方向方向.这个产物无法用金相显微这个产物无法用金相显微镜观测到，在镜观测到，在1938年有年有Guinier和和Preston各自各自分分别别借助借助X射线检测到，所以射线检测到，所以称这类为称这类为GP区。区。(2)相相 随着时效时间的延长，将形成介稳相随着时效时间的延长，将形成介稳相 主要特征主要特征：其厚度为其厚度为210nm，直径为，直径为30150nm，成分接近，成分接近CuAl2，具有正方点阵具有正方点阵a=b=0.404nm（与基体点阵常数一致）（与基体点阵常数一致）,c=0.78nm。与基体呈与基体呈共格状态，并共格状态，并产生弹性应变，产生弹性应变，这种共格应变这种共格应变是导致是导致合金强合金强化化的重要原因。的重要原因。(3)相相随着时效时间的延长与温度的升高，将析出介稳相随着时效时间的延长与温度的升高，将析出介稳相 。主要特征主要特征：它同样具有正方点阵，它同样具有正方点阵，a=b=0.404nm,c=0.58nm,成分近似成分近似CuAl2，与基与基体体半共格半共格，优先在位错处形核。，优先在位错处形核。（4 4）相相经更高温度与更延长时间的时效将析出平衡相经更高温度与更延长时间的时效将析出平衡相.主要特征主要特征：它具有正方点阵，它具有正方点阵，a=b=0.606nm,c=0.487nm，与基体，与基体非共格非共格。脱溶沉淀的作用脱溶沉淀的作用时效时效：一切有关性能随时间变化过程统称为时效过程。：一切有关性能随时间变化过程统称为时效过程。时效硬化时效硬化：脱溶合金随着脱溶过程硬度升高的现象。：脱溶合金随着脱溶过程硬度升高的现象。时效过程中时效过程中Al-Cu合金的硬度变化合金的硬度变化如图所示，从图如图所示，从图可以看出，最大可以看出，最大强化效果是在强化效果是在 析出阶段，当析出阶段，当 大量形成时，硬大量形成时，硬度开始下降。度开始下降。过时效时效硬化时效硬化析出第二相，细化晶粒析出第二相，细化晶粒回归回归 有些合金有些合金时效硬化时效硬化后加热到稍高的温度后加热到稍高的温度,短时间保温后迅速冷却短时间保温后迅速冷却,时效硬时效硬化效果基本消失化效果基本消失,硬度和塑性基本恢复到固溶处理状态硬度和塑性基本恢复到固溶处理状态,这种现象称为这种现象称为”回回归归”.例如例如:Al-Cu合金合金的主要是的主要是区和相的加热回溶区和相的加热回溶 主要用途：三、沉淀方式三、沉淀方式 1、连续沉淀：沉淀过程中邻近沉淀物的母相溶质浓度连续变化。、连续沉淀：沉淀过程中邻近沉淀物的母相溶质浓度连续变化。主要特点：主要特点：u 当沉淀相的结构及点阵常数与母相相近时，沉淀相与母相可能形成当沉淀相的结构及点阵常数与母相相近时，沉淀相与母相可能形成共共格格或或半共格界面半共格界面，并与母相有一定的取向关系，而且多呈现，并与母相有一定的取向关系，而且多呈现针状针状或或条状条状，相互按一定的交角分布相互按一定的交角分布u 当沉淀相与母相的结构相差较大时，它们之间的界面不共格时，沉淀当沉淀相与母相的结构相差较大时，它们之间的界面不共格时，沉淀相一般呈等轴状或球状，与母相无取向关系相一般呈等轴状或球状，与母相无取向关系u 连续沉淀过程还可能呈局部沉淀，沉淀相沿着连续沉淀过程还可能呈局部沉淀，沉淀相沿着晶界晶界，位错位错及及半共格孪半共格孪晶界晶界，滑移带滑移带等处择优析出因为需要的过冷度较小等处择优析出因为需要的过冷度较小2、不连续沉淀（、不连续沉淀（胞状脱溶胞状脱溶）：析出相和母相之间的溶质浓度变化不连续。）：析出相和母相之间的溶质浓度变化不连续。主要特点：主要特点：常在晶界形核，一侧母相保持取向关系，具有常在晶界形核，一侧母相保持取向关系，具有共格共格或或半共格半共格界面，而界面，而另一侧母相另一侧母相不共格不共格形核较为困难，形核较为困难，一旦成核，其生长速率很快！一旦成核，其生长速率很快！胞状脱溶过程说明胞状脱溶过程说明,Mg-8%Al(AZ80)镁合金镁合金(a)胞状脱溶前期，胞状脱溶前期，170C，时效时效15小时小时(b)170C，时效，时效21小时小时3、沉淀过程对显微组织的影响、沉淀过程对显微组织的影响（1）连续均匀沉淀连续均匀沉淀局部沉淀局部沉淀：沉淀开始时先在晶界、滑移带局部沉淀，接着沉淀开始时先在晶界、滑移带局部沉淀，接着发生晶内均匀沉淀发生晶内均匀沉淀；（；（无析出区无析出区）（2）连续沉淀连续沉淀不连续沉淀不连续沉淀：晶内发生连续沉淀，而在晶界发生不连续沉淀，晶内发生连续沉淀，而在晶界发生不连续沉淀，随时效过程的发展，胞状组织不断扩大，同时沉淀相粗化并球化；随时效过程的发展，胞状组织不断扩大，同时沉淀相粗化并球化；（3）不连续沉淀不连续沉淀：核在晶界形成后长成胞状组织，不断增大扩展至整体，与此核在晶界形成后长成胞状组织，不断增大扩展至整体，与此同时，沉淀相逐步粗化并球化。同时，沉淀相逐步粗化并球化。四、沉淀强化机制四、沉淀强化机制 总结：总结：过饱和固溶体脱溶沉淀按哪一种方式进行，主要取决于：过饱和固溶体脱溶沉淀按哪一种方式进行，主要取决于：固溶体的成分；固溶体的成分；过饱和程度；过饱和程度；时效规范；时效规范；时效处理前是否施加冷加工变形。时效处理前是否施加冷加工变形。沉淀强化沉淀强化是合金重要的强化手段之一，又称是合金重要的强化手段之一，又称析出强化析出强化或或时效强化时效强化。本质上都是本质上都是第二相第二相或或颗粒颗粒与与位错位错交互作用的结果，一般认为有交互作用的结果，一般认为有三种强化机理三种强化机理：沉淀相颗粒与基体晶格错配沉淀相颗粒与基体晶格错配产生应力场，使位错移动阻力产生应力场，使位错移动阻力；位错移动切过沉淀相颗粒上，在颗粒边界上形成宽度为位错移动切过沉淀相颗粒上，在颗粒边界上形成宽度为b的台阶，增大颗粒的表面的台阶，增大颗粒的表面积，需要做功；积，需要做功；沉淀相颗粒强度高时，位错线难于切过颗粒，在颗粒处受阻从而留下位错环，需沉淀相颗粒强度高时，位错线难于切过颗粒，在颗粒处受阻从而留下位错环，需要外力做功。要外力做功。本节重点内容本节重点内容u 脱溶沉淀概念脱溶沉淀概念u 脱溶沉淀过程脱溶沉淀过程u 脱溶沉淀方式脱溶沉淀方式u 脱溶沉淀对合金性能的影响脱溶沉淀对合金性能的影响
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