过饱和固溶体的分解(二

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 过饱和固溶体的分解,脱溶沉淀,：固溶体的溶解度随温度变化，合金在高温时是单相，冷却到低温时变成不稳定的过饱和固溶体，它将会脱溶分解。,控制脱溶沉淀过程,：,在温度为,T,1,的单相区内,均匀化,后，冷却至溶解度,T,2,以下：沉淀相的,体积分数,和,弥散度,由,控制,先进行固溶处理，从,T1,急速冷却到室温，然后重新加热至两相区保温,(,),使沉淀相得以析出，沉淀相的,体积分数,和,弥散度,由,和,保温时间,控制,一、 脱溶沉淀的概念：,典型固态相变之【过饱和固溶体的分解】.,1,二、脱溶沉淀过程,合金脱溶时遵循一定的,脱溶顺序,。脱溶合金析出的,早期产物,及,过渡相,往往与母相是,共格,和,半共格,的，通常利用这些弥散析出物使合金硬化，发展成所谓,时效硬化合金,。,以,Al-Cu合金,为例,生产应用：,有色金属,与,沉淀强化不锈钢,主要的强化手段,！,2,各（过渡）相的结构,（）,GP区,GP,区是溶质原子（,Cu,）偏聚区.,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,低弹性模量,方向.,这个产物无法用金相显微镜观测到，在1938年有Guinier和Preston各自,分别,借助X射线检测到，所以称这类为GP区。,3,(2),相,随着时效时间的延长，将形成介稳相,主要特征,：,其厚度为210nm，直径为30150nm，成分接近CuAl,2，,具有正方点阵,a=b=0.404nm（与基体点阵常数一致）, c=0.78nm,。,与基体呈共格状态，并产生弹性应变，这种共格应变是导致,合金强化,的重要原因。,4,5,(3),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,：,它同样具有正方点阵，a=b=0.404nm, c=0.58nm,成分近似CuAl,2,，,与基体,半共格,，优先在位错处形核。,6,7,（4）,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,：,它具有正方点阵，a=b=0.606nm, c=0.487nm，与基体,非共格,。,8,脱溶沉淀的作用,时效,：一切有关性能随时间变化过程统称为时效过程。,时效硬化,：脱溶合金随着脱溶过程硬度升高的现象。,时效过程中Al-Cu合金的硬度变化如图所示，从图可以看出，最大强化效果是在 析出阶段，当 大量形成时，硬度开始下降。,过时效,时效硬化,析出第二相，细化晶粒,9,回归,有些合金,时效硬化,后加热到稍高的温度,短时间保温后迅速冷却,时效硬化效果基本消失,硬度和塑性基本恢复到固溶处理状态,这种现象称为”,回归,”.,例如:,Al-Cu合金,的主要是,区和相的加热回溶,主要用途：,恢复合金的塑性，可用于冷加工变形和修复整形！,10,三、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。,主要特点：,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,共格,或,半共格界面,，并与母相有一定的取向关系，而且多呈现,针状,或,条状,，相互按一定的交角分布,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,连续沉淀过程还可能呈局部沉淀，沉淀相沿着,晶界,，,位错,及,半共格孪晶界,，,滑移带,等处择优析出因为需要的过冷度较小,11,2、不连续沉淀（,胞状脱溶,）：析出相和母相之间的溶质浓度变化不连续。,主要特点：,常在晶界形核，一侧母相保持取向关系，具有,共格,或,半共格,界面，而另一侧母相,不共格,形核较为困难， 一旦成核，其生长速率很快！,12,胞状脱溶过程说明, Mg-8%Al(AZ80)镁合金,(a)胞状脱溶前期，170C，时效15小时,(b) 170C，时效21小时,13,3、沉淀过程对显微组织的影响,（1）,连续均匀沉淀,局部沉淀,： 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 ；（,无析出区,）,（2）,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，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,： 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。,14,四、沉淀强化机制,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：, 固溶体的成分；, 过饱和程度；, 时效规范；, 时效处理前是否施加冷加工变形。,沉淀强化,是合金重要的强化手段之一，又称,析出强化,或,时效强化,。,本质上都是,第二相,或,颗粒,与,位错,交互作用的结果，一般认为有,三种强化机理,：,沉淀相颗粒与基体晶格错配,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b的台阶，增大颗粒的表面积，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，需要外力做功。,15,本节重点内容,脱溶沉淀概念,脱溶沉淀过程,脱溶沉淀方式,脱溶沉淀对合金性能的影响,16,