脱溶沉淀及时效.ppt

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1、第六章脱溶沉淀及时效概述脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程脱溶沉淀后的显微组织脱溶沉淀过程动力学脱溶沉淀时性能的变化调幅分解固溶处理及时效工艺1第一节概述固溶：合金在加热时，其过剩相可以溶解到固溶体基体中，称为固溶。固溶处理：将合金加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺。2脱溶或沉淀：从过饱和固溶体中析出沉淀相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。是一种扩散型相变。弥散新相的沉淀将使合金的硬度升高，称为沉淀硬化。时效处理：合金经固溶处理后在室温或高于室温的适当温度保温，以达到沉淀

2、硬化目的的热处理工艺，称为时效。分为自然时效和人工时效。3具有脱溶沉淀转变的条件：合金在平衡相图上有固溶度的变化，且固溶度随温度降低而减少。可分为连续脱溶与不连续脱溶：连续脱溶：脱溶时，随新相的形成，母相成分连续地、平缓地有过饱和转变为饱和状态。不连续脱溶：脱溶相一旦形成，则其周围一定距离内的固溶体立即由过饱和达到饱和状态，并与原始成分的固溶体形成截然的分界面。4第二节脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程1、脱溶沉淀热力学5实际的过饱和固溶体脱溶，并不直接析出平衡相，而使先形成溶质原子偏聚区(G.P.区)、过渡相、最后形成平衡脱

3、溶沉淀相。过饱和固溶体偏聚区(G.P.区)过渡相（亚稳相）平衡脱溶沉淀相。62、脱溶沉淀过程以Al-Cu合金为例，平衡脱溶相为Al2Cu（）1）G.P.区的形成溶质原子偏聚区，与母相共格。72）的形成G.P.区沿直径和厚度方向长大形成相。正方点阵，与母相保持共格。3）的形成时效温度进一步提高将形成相，不均匀形核，薄片状，正方点阵，与母相保持部分共格。84）的形成一般认为，由长大而成。相也具有正方点阵，与母相非共格。平衡相形成后合金硬度下降。其他时效硬化合金与Al-Cu合金类似，出现中间

4、过渡相，但不一定有四个阶段。3、脱溶相的粗化脱溶相形核后，溶质原子的聚集使得脱溶相不断长大。进一步的长大是通过大质点长大、小质点消失的方式进行，称为奥斯特华德熟化（Ostwaldripening）。9Al2CuMgAlAl2CuMgAl2CuMgAl10第三节脱溶沉淀后的显微组织1、连续脱溶的显微组织普遍脱溶：整个固溶体中普遍地发生脱溶并析出均匀分布的脱溶沉淀相，而与晶界、位错线等无关。一般会对合金性能产生较好的影响。11局部脱溶：普遍脱溶前，较早地从晶界、亚晶界、滑移面、位错线、夹杂物界面及其它晶体缺陷处优先形核，使该处

5、较早地出现脱溶相质点的脱溶。是一种不均匀形核。12无沉淀带：某些铝基、钛基、铁基、镍基等时效型合金在晶界处的局部脱溶往往在紧靠晶界附近形成一条无沉淀带。13目前有两种机制解释无沉淀带的产生：贫溶质机制和贫空位机制。1）贫溶质机制：晶界处脱溶较快，较早地析出脱溶相，因而吸收了附近的溶质原子，使周围基体溶质原子贫乏而无法析出脱溶相，造成无沉淀带。2）贫空位机制：无析出带的成因，是因为该区域内的空位密度低，使溶质原子的扩散变得困难，因此使G.P.区及亚稳中间相等均难以析出。空位密度低是因为固溶处理冷却时靠近晶界的空位扩散到晶界而

6、消失。142、不连续脱溶的显微组织不连续脱溶的显微组织类似珠光体，固溶体的浓度分布类似双相分解o1+。其中为原始相；平衡脱溶相；1胞状脱溶区的相。15不连续脱溶的显微组织特征是脱溶相沿晶界不均匀形核，脱溶相与周围基体两相耦合成长，逐步向晶内扩展，在晶界附近形成界限明显的脱溶组织区域，称为胞状或瘤状物。胞状物一般由两相组成，一为平衡脱溶相；另一相为基体，系贫化的固溶体。不连续脱溶时，脱溶胞与基体间是非共格的大角度晶界；脱溶胞内的和片都与原始基体形成非共格界面。16不连续脱溶机制：过饱和固溶体中，溶质原

7、子首先在晶界处偏聚，接着以质点形式脱溶析出相，并将部分晶界固定，随后相呈片状长入与其无位向关系的母相基体中。片状的两侧出现溶质原子贫化区（1）相，而在1相外侧，沿母相晶界又可形成新的相。17不连续脱溶和连续脱溶相比，除界面浓度变化之外，还存在三点区别：1）不连续脱溶伴生再结晶，而连续脱溶则没有。2）不连续脱溶的脱溶物集中在晶界上，至少析出的初期如此，并形成胞状物。而连续脱溶析出相则分散于晶粒内部，且分布较均匀。3）不连续脱溶属于短程扩散，而连续脱溶则属于长程扩散。183、脱溶过程中显微组织变化序列19第四节脱

8、溶沉淀过程动力学1、脱溶沉淀等温动力学图的特点1）存在孕育期；2）亚稳相的数目与过饱合度及温度有关。过饱和度高、过冷度大，则亚稳相的数目多。3）孕育期的长短也取决与母相的过饱和度。高温时母相过饱和度小，则孕育期长。202、等温脱溶沉淀动力学图的影响因素1）晶体缺陷影响空位多，则脱溶沉淀的速度快。晶界、位