过饱和固溶体的分解(二).ppt

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T1的单相区内均匀化后，冷却至溶解度T2以下：沉淀相的体积分数和弥散度由冷却速度控制． 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(时效)使沉淀相得以析出，沉淀相的体积分数和弥散度由时效温度和保温时间控制．,,一、 脱溶沉淀的概念：,,典型固态相变之【过饱和固溶体的分解】………,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！,各（过渡）相的结构,（１）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2～10nm，直径为30～150nm，成分接近CuAl2，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CuAl2 ，与基体半共格，优先在位错处形核4）θ相,经更高温度与更延长时间的时效将析出平衡相θ. 主要特征： 它具有正方点阵，a=b=0.606nm, c=0.487nm，与基体非共格脱溶沉淀的作用,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,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ＧＰ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！,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．,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！,胞状脱溶过程说明, Mg-8%Al(AZ80)镁合金 (a)胞状脱溶前期，170°C，时效15小时,(b) 170°C，时效21小时,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。

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： ① 固溶体的成分； ② 过饱和程度； ③ 时效规范； ④ 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： ①沉淀相颗粒与基体晶格错配→产生应力场，使位错移动阻力↑； ②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； ③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,。