過飽和固溶體的分解

§8-3過飽和固溶體的分解αα+βTT1T2wB/%C0MN具有脫溶轉變的合金相圖脫溶沉淀：由過飽和固溶體析出新相的過程。條件：固溶體的溶解度隨溫度的降低發(fā)生變化。方式：平衡析出時效析出時效析出時效處理固溶處理人工時效自然時效過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!一.脫溶沉淀過程Al-Cu合金合金時效圖（a）130℃（b）190℃時效：過飽和固溶體在等溫過程中，硬度隨等溫時間的延長而升高的現(xiàn)象。以Al-Cu合金為例。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!Al-Cu合金相圖過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!名稱實質形貌界面結構GP區(qū)溶質原子（Cu）的偏聚區(qū)Al〈100〉晶向彈性模量小，Cu偏聚在α相的{100}晶面，直徑8nm，厚度0.3-0.6nm。共格無明顯界面θ”相介穩(wěn)相立方點陣CuAl2，直徑30-150nm，厚度2-10nm。慣習面：{100}α（001）θ”∥（001）α[101]θ”∥[100]α共格θ’相介穩(wěn)相立方點陣CuAl2，直徑100nm圓盤狀慣習面與位相關系同上。半共格θ相平衡相立方點陣CuAl2非共格α0→α1+GP區(qū)→α2+θ”→α3+θ’→α4+θ過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!CuAl2相形貌（a）GP區(qū)（b）θ”相（c）θ’相（d）θ相過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二.沉淀方式連續(xù)沉淀沉淀過程中鄰近沉淀物的母相溶質濃度連續(xù)變化。特點：（1）生成相與母相結構、點陣常數(shù)相近；（2）共格或半共格界面；（3）針狀或條狀。連續(xù)沉淀均勻沉淀局部沉淀：晶界、位錯、孿晶界等過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.沉淀過程中顯微組織的變化母相過飽和固溶體（1）連續(xù)均勻沉淀加局部沉淀（2）連續(xù)沉淀加不均勻沉淀（3）不連續(xù)沉淀過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!三.脫溶沉淀熱力學GG2G0G3G1Ax1x0x2x3xBABC脫溶沉淀熱力學圖αβ在一定溫度下：α0（x0）→α1（x1）+α2（x2）α0（x0）→α1（x1）+β（x3）∴BA段，ΔG>0∴AC段，ΔG<0過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!四.脫溶沉淀動力學θ”θ′θGPTτ脫溶沉淀動力學圖動力學特點：1.曲線呈C型；2.存在孕育期；3.反映溫度、時間對脫溶沉淀過程的影響規(guī)律。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!

分解過程自發(fā)加大成分偏離的幅度，所以稱為調(diào)幅分解。這種分解的過程和所得組織如圖所示，調(diào)幅分解的組織呈布紋狀，非常細小，只能的高倍的電子顯微鏡下才能觀察得到。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2.調(diào)幅分解的必要條件（1）梯度能：調(diào)幅分解時，固溶體中產(chǎn)生尺寸很小的溶質原子貧化區(qū)和富化區(qū)，隨著分解的進行，在貧化區(qū)和富化區(qū)之間的濃度梯度越來越大，從而影響原子間的化學鍵，使原子的化學位升高，這部分能量稱為梯度能。（2）彈性應變能：調(diào)幅分解時，固溶體的點陣常數(shù)隨化學成分變化而變化，如果貧化區(qū)和富化區(qū)保持共格，必然使點陣畸變而引起共格應變能。梯度能和彈性應變能都是調(diào)幅分解的阻力，驅動力必須大于阻力，才能發(fā)生調(diào)幅分解。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!假定：r2<r1則：Cr2>Cr1所以：在濃度梯度的驅使下，溶質原子由沉淀相2向沉淀相1擴散。擴散的結果破壞了界面濃度平衡。為了保持平衡，沉淀相2溶解放出溶質原子，沉淀相1長大吸收溶質原子。結果：小顆粒消失，大顆粒粗化。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2.Kelly,A.-Nicholson,R.B.理論——切過理論顆粒強度較低時，位錯切過沉淀相，增加界面面積，產(chǎn)生反向疇界能。位錯切過模型過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!Thanks過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!CuAl2相結構過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!一些合金的脫溶沉淀過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2.不連續(xù)沉淀從過飽和固溶體析出沉淀相和飽和固溶體。特點：（1）晶界形核；（2）一側共格或半共格界面，另一側非共格；（3）胞狀。αα’α’α’β過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!4.無析出區(qū)固溶處理的過飽和空位在晶界淹沒，溶質原子難以擴散，第二相無法析出。AlGe合金過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!五.調(diào)幅分解(Spinodel)

調(diào)幅分解是單相固溶體分解為兩相混合物的一種特殊方式，其特殊之點是在這一分解過程中不需要信相的形核。

無限溶解固溶體：如果溶解時為吸熱過程，溫度較低時，自由能曲線中部有上凸，這時單一的固溶體的自由能不是最低，可以分解為結構相同而成分不同兩個相混合物。相圖過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!調(diào)幅分解的熱力學條件GX1X2XΔG1ΔG2自由能成分曲線合金（X1）：ΔG1>0合金（X2）：ΔG2<0調(diào)幅分解的必要條件過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!六.沉淀相粗化

αββCr2Cr1距離濃度沉淀相附近溶質原子濃度分布吉布斯-湯姆遜(Gibbs-Thompson)方程：可以看到：界面處母相濃度與曲率半徑成反比。過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!七.沉淀強化機制

1.Mott,N.F.-Nabarro,F.R.N.理論沉淀顆粒引起的晶格畸變，增大位錯滑移阻力。μ：沉淀相切變模量r：沉淀相半徑f：沉淀相的體積分數(shù)ε：錯配度函數(shù)b：柏氏矢量的模過飽和固溶體的分解共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.Orowan,E.理論——