过饱和固溶体的分解ppt课件

1、8-3 过饱和固溶体的分解过饱和固溶体的分解+TT1T2wB/%C0MN具有脱溶转变的合金相图具有脱溶转变的合金相图脱溶沉淀：由过饱和固溶体脱溶沉淀：由过饱和固溶体析出新相的过程。析出新相的过程。条件：固溶体的溶解度随温条件：固溶体的溶解度随温度的降低发生变化。度的降低发生变化。方式：平衡析出方式：平衡析出 时效析出时效析出时效析出时效析出时效处置时效处置固溶处置固溶处置人工时效人工时效自然时效自然时效一一. 脱溶沉淀过程脱溶沉淀过程Al-Cu合金合金时效图合金合金时效图 a130 b190时效：过饱和固溶体在等温过程中，硬度随等温时间时效：过饱和固溶体在等温过程中，硬度随等温时间的延伸而升高

2、的景象。的延伸而升高的景象。以以Al-Cu合金为例。合金为例。Al-Cu合金相图合金相图称号称号实实 质质形形 貌貌界面构造界面构造GP区区溶质原子溶质原子Cu的的偏聚区偏聚区Al100晶向弹性模量小，晶向弹性模量小，Cu偏聚偏聚在在相的相的100晶面，直径晶面，直径8nm，厚度，厚度0.3-0.6nm。共格共格无明显界面无明显界面相相介稳相介稳相立方点阵立方点阵CuAl2，直径，直径30-150nm，厚度厚度2-10nm。惯习面：惯习面：100001001 101100共格共格相相介稳相介稳相立方点阵立方点阵CuAl2，直径，直径100nm圆盘状圆盘状惯习面与位相关系同上。惯习面与位相关系同

3、上。半共格半共格相相平衡相平衡相立方点阵立方点阵CuAl2非共格非共格0 1+GP区区 2+ 3+ 4+CuAl2相构造相构造CuAl2相形貌相形貌aGP区区b 相相c 相相d 相相一些合金的脱溶沉淀一些合金的脱溶沉淀二二. 沉淀方式沉淀方式 延续沉淀延续沉淀 沉淀过程中临近沉淀物的母相溶质浓度延续变沉淀过程中临近沉淀物的母相溶质浓度延续变化。化。 特点：特点：1生成相与母相构造、点阵常数相近；生成相与母相构造、点阵常数相近； 2共格或半共格界面；共格或半共格界面； 3针状或条状。针状或条状。延续沉淀延续沉淀均匀沉淀均匀沉淀部分沉淀：晶界、位错、孪晶界等部分沉淀：晶界、位错、孪晶界等2. 不延

4、续沉淀不延续沉淀 从过饱和固溶体析出沉淀相和饱和固溶体。从过饱和固溶体析出沉淀相和饱和固溶体。特点：特点：1晶界形核；晶界形核； 2一侧共格或半共格界面，另一侧非共格；一侧共格或半共格界面，另一侧非共格； 3胞状。胞状。3. 沉淀过程中显微组织的变化沉淀过程中显微组织的变化母相母相过饱和固过饱和固溶体溶体1延续均匀沉淀加部分沉淀延续均匀沉淀加部分沉淀2延续沉淀加不均匀沉淀延续沉淀加不均匀沉淀3不延续沉淀不延续沉淀4. 无析出区无析出区 固溶处置的过饱和空位在晶界淹没，溶质原子难以分散，固溶处置的过饱和空位在晶界淹没，溶质原子难以分散，第二相无法析出。第二相无法析出。AlGe合金合金三三. 脱溶

5、沉淀热力学脱溶沉淀热力学GG2G0G3G1Ax1x0 x2x3xBABC脱溶沉淀热力学图脱溶沉淀热力学图在一定温度下：在一定温度下：0 x0 1x1+ 2x2 0212211GnnGnGnG 0 x0 1x1+ x3 BA段，段，G0 0313311GnnGnGnG AC段，段，G0合金合金X2：G20022 XG022 XG调幅分解的必要条件调幅分解的必要条件2. 调幅分解的必要条件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，随着分解的进展，在贫的溶质原子贫化区和富化区，随着分解的进展，在贫化区和富化区之间的浓

6、度梯度越来越大，从而影响原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。为梯度能。2弹性应变能：调幅分解时，固溶体的点阵常数弹性应变能：调幅分解时，固溶体的点阵常数随化学成分变化而变化，假设贫化区和富化区坚持共随化学成分变化而变化，假设贫化区和富化区坚持共格，必然使点阵畸变而引起共格应变能。格，必然使点阵畸变而引起共格应变能。 梯度能和弹性应变能都是调幅分解的阻力，驱动梯度能和弹性应变能都是调幅分解的阻力，驱动力必需大于阻力，才干发生调幅分解。力必需大于阻力，才干发生调幅分解。六六. 沉淀相粗

7、化沉淀相粗化 Cr2Cr1间隔间隔浓度浓度沉淀相附近溶质原子浓度分布沉淀相附近溶质原子浓度分布吉布斯吉布斯-汤姆逊汤姆逊(Gibbs-Thompson)方程：方程： RTrVCCer/2exp ：沉沉淀淀相相曲曲率率半半径径：温温度度：气气体体常常数数：沉沉淀淀相相摩摩尔尔体体积积：界界面面能能母母相相平平衡衡浓浓度度界界面面处处母母相相浓浓度度rTRVCr :C:e可以看到：界面处母相浓度与曲率半径成反比。可以看到：界面处母相浓度与曲率半径成反比。假定：假定： r2Cr1所以：在浓度梯度的驱使下，溶质原子由沉淀相所以：在浓度梯度的驱使下，溶质原子由沉淀相2向沉淀相向沉淀相1分散。分散。 分散

8、的结果破坏了界面浓度平衡。分散的结果破坏了界面浓度平衡。 为了坚持平衡，沉淀相为了坚持平衡，沉淀相2溶解放出溶质原子，溶解放出溶质原子，沉淀相沉淀相1长大吸收溶质原子。长大吸收溶质原子。结果：小颗粒消逝，大颗粒粗化。结果：小颗粒消逝，大颗粒粗化。七七. 沉淀强化机制沉淀强化机制 1. Mott, N.F.-Nabarro, F.R.N.实际实际沉淀颗粒引起的晶格畸变，增大位错滑移阻力。沉淀颗粒引起的晶格畸变，增大位错滑移阻力。 brf/62/32/1 ：沉淀相切变模量：沉淀相切变模量r：沉淀相半径：沉淀相半径f：沉淀相的体积分数：沉淀相的体积分数：错配度函数：错配度函数b：柏氏矢量的模：柏氏矢量的模2. Kelly, A.-Nicholson, R.B.实际实际切过实际切过实际 颗粒强度较低时，位错切过沉淀相，添加界面面颗粒强度较低时，位错切过沉淀相，添加界面面积，产生反向畴界能。积，产生反向畴界能。位错切过模型位错切过模型rfb /2 bfd/2 3. Orowan, E.实际实际 绕过实际绕过实际 颗粒强度较高时，位错运动受阻，发生弯曲，直颗粒强度较高时，位错运动受阻，发生弯曲，直到相遇，分成一个