文档介绍：固态相变
第四章第三节
过饱和固溶体的分解
《材料科学基础》第八章第三节
过饱和固溶体、溶解度
固溶处理
时效:过饱和固溶体在室温或较高温度保留一段时间,有第二相从基体中析出的过程。
固态相变
一、脱溶沉淀过程
脱溶沉淀过程受溶质扩散控制,在沉淀过程中可能形成一系列介稳定相(过渡相)。
概述
固态相变
Al-Cu合金
室温平衡组织为:+(Al2Cu)
+的实际过程要经过形成三个中间相来完成,在较低的温度下时效的脱溶沉淀顺序为:
固态相变
(1)GP区
GP区是溶质原子(Cu)偏聚区,在{100}面上偏聚。此区内晶体结构与基体相同并与基体共格,无明显界面。
GP区是1938年Guinier和Preston各自独立用X射线衍射发现的,故称GP区。
(2) ″相
随着时效时间的延长,将形成介稳相″,成分接近于Al2Cu,正方点阵。″可能是GP区溶解再析出形成,亦可由GP区转化。呈盘状,与母相有一定取向关系。这种盘状共格沉淀物在基体内产生较大弹性应变,可使合金明显强化。
固态相变
,
随着时效温度的升高和时间的延长,将析出介稳相′。成分近似Al2Cu,正方点阵,但轴比c/a相对于″下降,与基体的界面为半共格关系。
(3)′相
经更高温度或更长时间的时效,将析出平衡相,成分为Al2Cu,正方点阵,轴比c/a相对于′又下降。与基体非共格,界面能较高。
(4)相
固态相变
时效过程中,最大强化效果是在″析出阶段,当′大量形成时,硬度开始下降,称为过时效。
回归现象:
时效强化后的Al-Cu合金,加热到稍高温度,短时保温再迅速冷却,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,称为回归。实质是GP区和″的加热回溶。
从过饱和固溶体中同时形成饱和的固溶体与相,两相耦合生长。饱和的相和母相之间溶质浓度不连续。不连续沉淀物通常在界面形核。
固态相变
二、沉淀方式
沉淀过程中邻近沉淀物的母相溶质浓度连续变化。多呈针状或条状,相互按一定交角分布。
三、沉淀强化机制
固态相变
通过热处理实现的强化,称为沉淀强化、析出硬化或时效硬化;通过粉末烧结实现的强化,称为弥散强化、颗粒强化。本质上都是由于分散性颗粒与位错交互作用而产生的强化。
机制:
四、调幅分解
分解时无形核阶段,是通过自发的成分涨落,通过上坡扩散是溶质成分的波幅不断增加,分解成结构均与母相相同,但成分不同的两种固溶体。
固态相变
非稳态区内,任何微量的成分起伏都会使系统的自由焓下降,意味着位于失稳分解线以内(非稳态区)的固溶体发生分解不存在热力学势垒,无需形核便会以调幅分解的方式使成分波幅不断增大。
位于失稳分界线之外(介稳态区)的固溶体,成分的微量起伏都会引起系统自由焓的上升,因而不能发生调幅分解。
固态相变
1. 热力学条件