第一章 金属固态相变概论2(固态相变2).ppt

1、金属材料及热处理、金属固体相变概论、材料及化学学院、4过饱和固溶体的分解切换、固体相变可根据扩散大致分为两种茄子类型。1、扩散型相变是在原子核和增长的各个阶段通过原子的扩散过程才能实现的，相变的过程由扩散控制。珍珠岩转换，脱溶沉淀等。2，不扩散相变：原子不发生扩散的相变。马氏体网站变态等。牙齿部分以过饱和固溶体的分解为典型例子，分析扩散型相变过程。过饱和固溶体的分解有两种茄子机制。1，一是经典的核和核生长机制，中间过程形成过渡相。2、幅度调制分解机制。过饱和固溶体的分解，过饱和固溶体的分解转换是典型的扩散型转换。合金的溶解度在温度下降时都会发生这种变化。将分为C0的合金加热到单相区域T1温度，

2、通过保温得到均匀固溶体，然后慢慢冷却到溶解线以下的T3温度，就可以发生平衡转换，得到双相组织。得到均匀相后，以极低的温度(如室温)迅速冷却，就能得到亚稳定性过饱和固溶体单相组织。这种处理也称为溶液处理。时效可以大大提高合金的硬度和强度，是加强材料的重要方法。牙齿固溶体在室温或稍高的温度下保持，可能会发生过度饱和固溶体脱溶或被称为时效的新常释出物的分解转换。、20世纪初发现的铝合金时效现象，使铝合金在飞机制造业及其他领域得到广泛应用，有力地推动了航空业的发展。部分超高强度钢和耐热合金等也使用时效处理加强。Al - Cu合金的淬火时效，瑞云：通过溶液处理获得的过饱和固溶体组织，强度低，塑性好，塑性

3、比退火状态好得多，所以冷加工成型容易(不一定是这样！)。过饱和固溶体主要是为了时效准备组织。时效过程的组织结构变化较为复杂，分阶段进行。由于铝合金时效研究最多，以铝合金为例，讨论过饱和固溶体的时效问题。过饱和固溶体的时效，AlCu合金的淬火时效，AlCu4合金的情况是加热到550，所有铜原子都溶解在固溶体中，迅速冷却，得到过饱和固溶体。在室温下长时间放置(称为自然时效)或130-150加热保温期间(称为人工时效)，会发生相变(脱溶析出相)，最大限度地强化铝合金。01 GP区2 3 4根据相变阶段规则析出GP区。GP区是在室温和低温度下时效初期形成的质量原子(Cu原子)富集区，又称原子字典解吸化

4、偏向区。Cu原子在气体的特定晶面100处形成GP区，因为在气体的方向上弹性系数最小。GP区域WCu90 GP区域结构与气体具有相同的GP区域和气体共存，没有明显的界面。GP区域的界面很小，但会引起气体的攻击变，产生应变能量。时效过程的结构变化，铝合金的GP区域形状为碟形薄片。GP区域的外观取决于应变能的大小。溶质原子和气体原子的大小差异很大，产生的畸变很大，形成薄片状的GP区域，产生最小的应变能。如果合金的原子大小差异很小(例如A1-Ag，A1-Zn基合金)，则GP区域形成产生的扭曲很小，此时为了减少介面能量，GP区域呈球形。襟翼相对应的变异最小，球形新界面可能最小。GP区域的大小很小，用光学

5、显微镜无法分辨，在前景观察到的GP区域的形式如图所示。GP区的大小与合金的成分、时效温度和时效期间有关，室温时效期间的铝合金GP区直径约为5nm，100时约为20nm，150时约为60nm是。厚度只有一个原子间距大小，约o . 4纳米。如图所示，GP分区分布均匀、密度高，约为1*1018个/cm3。GP区的形成机制，GP区的形成可能有两种茄子机制。一个是振幅分解，另一个将在后面讨论，另一个是正常的生核生长机制。均匀的固溶体总是有各种成分的起伏。也就是说，存在各种规模的溶质原子偏转现象，平均浓度越高，温度越低，偏转就越严重。编辑区(相当于新阶段的胚胎)大小太大，可以克服形态的时候，就会牙齿“结晶

6、核”，形成GP区。另一方面，合金在高温下迅速冷却，存在很多过饱和空位，空位和空位群具有很高的能量，也是溶质原子丰富的场所，有利于GP球核。(David aser，Northern Exposure，美国TV电视剧，健康)空隙和空隙军在机体上的分布是均匀的，因此GP区域的分布也相对均匀。当时效持续或温度升高(如100200)时，GP区域转换为相或直接在气体中形成。奖是一种阿稳的过渡奖。晶型，光栅常数a=4.04，c7.68，其成分接近平衡上的CuAl2(即相)。沿上图母像形成在100面，与机体保持攻击关系，照片也是底片。最大尺寸直径约为140150nm，厚度约为10nm。随着时效过程的进一步发展

7、，将析出过渡奖。相是通过失去相生和周围气体的攻击关系，变化而形成的。上图正向光栅，晶格常数a=b=4.04，与气体相同，c=5.80。相成分也类似于CuAl2。上气和气体之间保持着反攻击关系。上也和想象一样的母象有结晶学关系。雕像是光学显微镜能观察到的排雷像，也是雕像。(3)相析出：经过更高的温度或更长的时间时效，过饱和固溶体析出相。奖品是均衡奖。相位是正方形晶格。晶格常数和气体的差异很大，上不能维持与气体的攻击关系，形成非空间界面，但与气体有一定的晶体学关系。想象块状，(4)相：过饱和固溶体分解的热力学分析，在低时效温度下铝合金吉布斯自由能与成分的关系曲线。相变动力最少吗？相变动力最大吗？但是任何类型的相变都容易进行，必须考虑相变驱动力和相变阻力的复合作用。亚稳定产物与气体形成攻击或反攻击界面，界面小，生核形态成功，临界晶核大小小，容易形成。相变的动力最大，但形状的成功也很大，临界晶核大小也很大，由于两者的复合作用，转换不容易。所以在时效过程中，转换按以下顺序进行。在时效过程中，吉布斯自由能逐渐降低。时效温度升高，合金各阶段吉布斯自由能成分曲线的位置发生变化，驱动力变为负值，牙齿时，脱溶过程不能析出GP区，脱溶热先析出相，然后依次析出相。也就是说，相同成分的合金随着温度而时效，脱溶热可能不同。如果再提高温度呢？)，过饱