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1、.,1,8-3 过饱和固溶体的分解,具有脱溶转变的合金相图,脱溶沉淀：由过饱和固溶体析出新相的过程。 条件：固溶体的溶解度随温度的降低发生变化。 方式：平衡析出 时效析出,时效析出,时效处理,固溶处理,人工时效,自然时效,.,2,一. 脱溶沉淀过程,Al-Cu合金合金时效图 （a）130 （b）190,时效：过饱和固溶体在等温过程中，硬度随等温时间的延长而升高的现象。 以Al-Cu合金为例。,.,3,Al-Cu合金相图,.,4,0 1+GP区 2+” 3+ 4+,.,5,CuAl2相结构,.,6,CuAl2相形貌 （a）GP区 （b）” 相 （c） 相 （d） 相,.,7,一些合金的脱溶沉淀,
2、.,8,二. 沉淀方式,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。 特点：（1）生成相与母相结构、点阵常数相近； （2）共格或半共格界面； （3）针状或条状。,.,9,2. 不连续沉淀 从过饱和固溶体析出沉淀相和饱和固溶体。 特点：（1）晶界形核； （2）一侧共格或半共格界面，另一侧非共格； （3）胞状。,.,10,3. 沉淀过程中显微组织的变化,.,11,4. 无析出区 固溶处理的过饱和空位在晶界淹没，溶质原子难以扩散，第二相无法析出。,AlGe合金,.,12,三. 脱溶沉淀热力学,G,G2,G0,G3,G1,A,x1,x0,x2,x3,xB,A,B,C,脱溶沉淀热力学图,在一定
3、温度下： 0（x0） 1（x1）+ 2（x2）,0（x0） 1（x1）+ （x3）, BA段，G0, AC段，G0,.,13,.,14,四. 脱溶沉淀动力学,动力学特点： 1. 曲线呈C型； 2. 存在孕育期； 3. 反映温度、时间对脱溶沉淀过程的影响规律。,.,15,五. 调幅分解 (Spinodel),调幅分解是单相固溶体分解为两相混合物的一种特殊方式，其特殊之点是在这一分解过程中不需要信相的形核。,无限溶解固溶体：如果溶解时为吸热过程，温度较低时，自由能曲线中部有上凸，这时单一的固溶体的自由能不是最低，可以分解为结构相同而成分不同两个相混合物。,相图,.,16,分解过程自发加大成分偏离的
4、幅度，所以称为调幅分解。这种分解的过程和所得组织如图所示，调幅分解的组织呈布纹状，非常细小，只能的高倍的电子显微镜下才能观察得到。,.,17,调幅分解的热力学条件,合金（X1）：G10 合金（X2）：G20,调幅分解的必要条件,.,18,2. 调幅分解的必要条件,（1）梯度能：调幅分解时，固溶体中产生尺寸很小的溶质原子贫化区和富化区，随着分解的进行，在贫化区和富化区之间的浓度梯度越来越大，从而影响原子间的化学键，使原子的化学位升高，这部分能量称为梯度能。 （2）弹性应变能：调幅分解时，固溶体的点阵常数随化学成分变化而变化，如果贫化区和富化区保持共格，必然使点阵畸变而引起共格应变能。 梯度能和弹
5、性应变能都是调幅分解的阻力，驱动力必须大于阻力，才能发生调幅分解。,.,19,六. 沉淀相粗化,吉布斯-汤姆逊(Gibbs-Thompson)方程：,可以看到：界面处母相浓度与曲率半径成反比。,.,20,假定： r2Cr1 所以：在浓度梯度的驱使下，溶质原子由沉淀相2向沉淀相1扩散。 扩散的结果破坏了界面浓度平衡。 为了保持平衡，沉淀相2溶解放出溶质原子，沉淀相1长大吸收溶质原子。 结果：小颗粒消失，大颗粒粗化。,.,21,七. 沉淀强化机制,1. Mott, N.F.-Nabarro, F.R.N.理论,沉淀颗粒引起的晶格畸变，增大位错滑移阻力。,：沉淀相切变模量 r：沉淀相半径 f：沉淀相的体积分数 ：错配度函数 b：柏氏矢量的模,.,22,2. Kelly, A.-Nicholson, R.B.理论切过理论,颗粒强度较低时，位错切过沉淀相，增加界面面积，产生反向畴界能。,位错切过模型,.,23,3. Orowan, E.理论 绕过理论,颗粒强度较高时，位错运动受阻，发生弯曲，直到相遇，分成一个位错环和一个与原位错相同的位错，即绕过沉淀相，增加位错数量，并对后续位错运动产生阻碍作用，引起强化。,位错绕过模型,.,24,Thanks,.,25,