第八章 合金的脫溶沉淀與調(diào)幅分解

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 第第 八八 章章合金的脫溶沉淀合金的脫溶沉淀 與調(diào)幅分解與調(diào)幅分解材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 一、脫溶沉淀現(xiàn)象一、脫溶沉淀現(xiàn)象1 1、定義：、定義：從過飽和固溶體中析出一個(gè)成分不同的從過飽和固溶體中析出一個(gè)成分不同的新相或形成溶質(zhì)原子富集的亞穩(wěn)區(qū)的過程。新相或形成溶質(zhì)原子富集的亞穩(wěn)區(qū)的過程。2 2、條件：合金固溶度隨溫度而變化，、條件：合金固溶度隨溫度而變化， T T ，固溶度，固溶度 合金從單相區(qū)進(jìn)入雙相區(qū)合金從單相區(qū)進(jìn)入雙相區(qū)3 3、類型：、類型：不連續(xù)脫溶不連續(xù)脫溶連續(xù)脫溶連續(xù)脫溶均勻脫溶均勻脫溶局部脫溶局部脫溶脫溶脫溶1

2、過飽和固溶體的脫溶過飽和固溶體的脫溶材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 連續(xù)均勻脫溶：連續(xù)均勻脫溶：如果沉淀過如果沉淀過程在母相中各處同時(shí)發(fā)生，程在母相中各處同時(shí)發(fā)生，母相的成分連續(xù)變化，但其母相的成分連續(xù)變化，但其晶粒外形及位向均未改變。晶粒外形及位向均未改變。連續(xù)沉淀形成的魏氏組織，連續(xù)沉淀形成的魏氏組織，Si-Mn-Al合金，合金，800緩冷緩冷材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 連續(xù)不均勻脫溶連續(xù)不均勻脫溶：沉淀相擇優(yōu)地析出在晶界、亞晶界、沉淀相擇優(yōu)地析出在晶界、亞晶界、位錯(cuò)、非共格的孿晶界等處位錯(cuò)、非共格的孿晶界等處發(fā)生條件：發(fā)生條件：連續(xù)均勻脫溶連續(xù)均勻脫溶TT

3、 連續(xù)不均勻脫溶連續(xù)不均勻脫溶TT材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 不連續(xù)脫溶不連續(xù)脫溶: :高度過飽和固溶體發(fā)生的胞狀沉淀，如高度過飽和固溶體發(fā)生的胞狀沉淀，如Cu-ZnCu-Zn、 Cu-MgCu-Mg、Cu-BeCu-Be合金等。合金等。不連續(xù)脫溶的胞狀組織不連續(xù)脫溶的胞狀組織Al-Ag合金，合金，300/4h時(shí)效時(shí)效特征：特征：成核多數(shù)在晶界處，并向晶內(nèi)生長(zhǎng)，呈層片相間分布成核多數(shù)在晶界處，并向晶內(nèi)生長(zhǎng)，呈層片相間分布 轉(zhuǎn)變區(qū)與未轉(zhuǎn)變區(qū)有明顯分界轉(zhuǎn)變區(qū)與未轉(zhuǎn)變區(qū)有明顯分界 和和晶體位向不同、成分不同，但結(jié)構(gòu)相同晶體位向不同、成分不同，但結(jié)構(gòu)相同材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工

4、程學(xué)院 G-Y 有利于不連續(xù)脫溶的條件有利于不連續(xù)脫溶的條件: : 脫溶驅(qū)動(dòng)力大脫溶驅(qū)動(dòng)力大 當(dāng)晶界不均勻成核幾率大當(dāng)晶界不均勻成核幾率大 晶界擴(kuò)散系數(shù)大晶界擴(kuò)散系數(shù)大材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 不連續(xù)脫溶與連續(xù)脫溶的主要區(qū)別：不連續(xù)脫溶與連續(xù)脫溶的主要區(qū)別：前者主要析出物在晶界上，并形成胞狀物前者主要析出物在晶界上，并形成胞狀物 后者主要析出物在晶內(nèi)，較為均勻后者主要析出物在晶內(nèi)，較為均勻前者屬短程擴(kuò)散前者屬短程擴(kuò)散 后者屬長(zhǎng)程擴(kuò)散后者屬長(zhǎng)程擴(kuò)散前者脫溶物附近成分不連續(xù)變化前者脫溶物附近成分不連續(xù)變化 后者脫溶物附近成分連續(xù)變化后者脫溶物附近成分連續(xù)變化材料科學(xué)與工程學(xué)院材

5、料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 4 4、實(shí)例：、實(shí)例：Al-(2Al-(2 4.5%Cu)4.5%Cu)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 130時(shí)效析出析出序列：時(shí)效析出析出序列：GP ”(G P ) Al-(2Al-(2 4.5%Cu)4.5%Cu)合金合金550550固溶，水淬固溶，水淬130130時(shí)效時(shí)效190190時(shí)效時(shí)效190時(shí)效析出析出序列：時(shí)效析出析出序列：”(G P ) 偏聚區(qū)偏聚區(qū)過渡相過渡相平衡相平衡相材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y Al-CuAl-Cu合金脫溶規(guī)律：合金脫溶規(guī)律： 時(shí)效硬化效應(yīng)：時(shí)效硬化效應(yīng)：tt，HVHV，HVmaxHVmax時(shí)，時(shí)，

6、tt，HVHV 二次硬化：第一峰在二次硬化：第一峰在GPGP區(qū)；第二峰在區(qū)；第二峰在”+ 脫溶貫序：脫溶貫序：偏聚區(qū)偏聚區(qū)過渡相過渡相平衡相平衡相 HVmaxHVmax在在”+ 并存，并存，GPGP存在平臺(tái)存在平臺(tái) 成分、溫度的影響：不同成分合金在不同溫度下具有不同的成分、溫度的影響：不同成分合金在不同溫度下具有不同的 脫溶貫序脫溶貫序材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y GPGP區(qū)：區(qū)：首先是由首先是由Guinier-Preston從時(shí)效過的從時(shí)效過的Al-4%CuAl-4%Cu合金單晶拍攝的勞厄照片中發(fā)現(xiàn)的合金單晶拍攝的勞厄照片中發(fā)現(xiàn)的特征：特征：富溶質(zhì)區(qū)富溶質(zhì)區(qū)圓盤狀圓盤狀晶體結(jié)

7、構(gòu)與基體相同晶體結(jié)構(gòu)與基體相同與基體保持完全共格，并引起共格畸變與基體保持完全共格，并引起共格畸變?cè)谠诜纸獬跗谛纬?，且形成速度很快，分解初期形成，且形成速度很快?通常均勻分布通常均勻分布在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)態(tài)在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)態(tài)5 5、沉淀相結(jié)構(gòu)、沉淀相結(jié)構(gòu)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y GPGP區(qū)的形成條件：區(qū)的形成條件：在室溫或低溫下時(shí)效初期出現(xiàn)在室溫或低溫下時(shí)效初期出現(xiàn)是發(fā)生在固溶體晶格內(nèi)的晶內(nèi)過程，不形成新相，是發(fā)生在固溶體晶格內(nèi)的晶內(nèi)過程，不形成新相， 取決于時(shí)效溫度和合金成分取決于時(shí)效溫度和合金成分GPGP區(qū)的形核主要是依靠濃度起伏的均勻形核區(qū)的形核主要是依靠濃度起伏的均

8、勻形核材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y ：可以由：可以由GP區(qū)演化而成，區(qū)演化而成，也可以直接從固溶體中析出也可以直接從固溶體中析出 ：過去叫：過去叫G P （）區(qū)，認(rèn)為）區(qū)，認(rèn)為它也屬于晶內(nèi)過程，是溶質(zhì)原子有它也屬于晶內(nèi)過程，是溶質(zhì)原子有序排列的微觀區(qū)，現(xiàn)在傾向于是一序排列的微觀區(qū)，現(xiàn)在傾向于是一種過渡相，有一定的晶體結(jié)構(gòu)。種過渡相，有一定的晶體結(jié)構(gòu)。四方結(jié)構(gòu)：四方結(jié)構(gòu)：a=b=4.04A, c=7.8A與基體保持共格與基體保持共格成分接近成分接近CuAl2 和材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 在在150左右便可出現(xiàn)左右便可出現(xiàn)四方結(jié)構(gòu)：四方結(jié)構(gòu)：a=b=4.04A,

9、 c=5.8A與基體保持部分共格與基體保持部分共格成分接近成分接近Cu2Al3.6圓盤狀圓盤狀與基體有一定的位向關(guān)系與基體有一定的位向關(guān)系材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 四方結(jié)構(gòu)：四方結(jié)構(gòu)：a=b=6.06A, c=4.78A與基體形成非共格界面與基體形成非共格界面成分成分CuAl2不均勻地在晶界上形核不均勻地在晶界上形核出現(xiàn)的時(shí)候合金的硬度已經(jīng)下降出現(xiàn)的時(shí)候合金的硬度已經(jīng)下降材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 時(shí)效硬化是由于母相中的位錯(cuò)與析出相之間的交互作用引起的，時(shí)效硬化是由

10、于母相中的位錯(cuò)與析出相之間的交互作用引起的，可以按照位錯(cuò)通過析出相的方式不同時(shí)效硬化機(jī)制分為三類：可以按照位錯(cuò)通過析出相的方式不同時(shí)效硬化機(jī)制分為三類： 內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化；切過析出相顆粒強(qiáng)化；繞過析出相強(qiáng)化；內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化；切過析出相顆粒強(qiáng)化；繞過析出相強(qiáng)化；6、強(qiáng)化機(jī)制、強(qiáng)化機(jī)制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （1）內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化）內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化l 由于析出相的點(diǎn)陣參數(shù)均與母相不同，在析出相周圍將產(chǎn)生不均勻畸變區(qū)，即形成不均勻應(yīng)力場(chǎng)。 l 處于不同應(yīng)力場(chǎng)的位錯(cuò)具有不同的能量。為了降低系統(tǒng)能量，位錯(cuò)力圖處于低能位置，即處于能谷位置。 l 當(dāng)析出相間距增大到位錯(cuò)線能繞過每一個(gè)析出相顆粒而成為彎曲位錯(cuò)

11、時(shí)，整根位錯(cuò)有可能全部處于能谷位置。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y l 位錯(cuò)在外力作用下移動(dòng)時(shí)，位錯(cuò)線的任何部分都將從能谷位置移向能峰位置，因此整根位錯(cuò)線將受到阻力作用而使硬度和強(qiáng)度得到提高。由此引起的強(qiáng)化稱為內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化，內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化隨析出相的增多而增強(qiáng)。 析出相析出相 位錯(cuò)處于位錯(cuò)處于能谷位置能谷位置 能谷位置移向能能谷位置移向能峰位置峰位置 阻力阻力 硬度和強(qiáng)度得到提高硬度和強(qiáng)度得到提高材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （2）切過析出相顆粒強(qiáng)化）切過析出相顆粒強(qiáng)化若析出相顆粒位于析出線的滑移面上，且析出相不太硬時(shí)，位錯(cuò)線可以切過析出相顆粒而強(qiáng)行通過，如圖所示。位錯(cuò)線

12、切過析出相顆粒時(shí)，不僅需要克服析出相顆粒所造成的應(yīng)力場(chǎng)，還由于析出相顆粒被切成兩部分而增加了表面能并且改變了析出相內(nèi)部原子之間的鄰近關(guān)系，因而使能量升高，引起強(qiáng)化。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （3）繞過析出相強(qiáng)化）繞過析出相強(qiáng)化 隨著析出相的地隨著析出相的地聚集長(zhǎng)大聚集長(zhǎng)大，析出相顆粒的，析出相顆粒的間距不斷增大間距不斷增大。當(dāng)析出相顆粒的。當(dāng)析出相顆粒的間距間距足夠大足夠大，且析出相顆粒又很，且析出相顆粒又很硬硬，位錯(cuò)不能切過時(shí)位錯(cuò)不能切過時(shí)，在外應(yīng)力的作用下，在外應(yīng)力的作用下位錯(cuò)線將在兩個(gè)析出相顆粒之間位錯(cuò)線將在兩個(gè)析出相顆粒之間凸出凸出，如圖所示（，如圖所示（a) a)

13、。 當(dāng)凸出部分的曲率半徑小于二分之一間距時(shí)，無需進(jìn)一步增加外應(yīng)力，位當(dāng)凸出部分的曲率半徑小于二分之一間距時(shí)，無需進(jìn)一步增加外應(yīng)力，位錯(cuò)線即可錯(cuò)線即可繼續(xù)向前擴(kuò)展繼續(xù)向前擴(kuò)展，如圖所示（，如圖所示（b) b) 。 方向相反的位錯(cuò)段方向相反的位錯(cuò)段A A、B B相遇時(shí)將相消而重新連接成一根位錯(cuò)線并在析出相相遇時(shí)將相消而重新連接成一根位錯(cuò)線并在析出相顆粒周圍留下顆粒周圍留下位錯(cuò)圈位錯(cuò)圈，如圖所示（，如圖所示（c) c) 。 繞過析出相顆粒的位錯(cuò)線在外力作用下將繞過析出相顆粒的位錯(cuò)線在外力作用下將繼續(xù)前進(jìn)繼續(xù)前進(jìn)，如圖所示（，如圖所示（d) d) 。 位錯(cuò)繞過析出相顆粒時(shí)所留下的位錯(cuò)繞過析出相顆粒時(shí)所

14、留下的位錯(cuò)圈位錯(cuò)圈將是下一將是下一根位錯(cuò)線通過該處時(shí)變得根位錯(cuò)線通過該處時(shí)變得困難困難，從而引起，從而引起形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化AB材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y (a) (b) (c) (d)位錯(cuò)線繞過析出相示意圖位錯(cuò)線繞過析出相示意圖失效本質(zhì)： 時(shí)效進(jìn)行到一定程度后，隨著析出相顆粒的聚集長(zhǎng)大，顆粒間距增大，切應(yīng)力隨之變小，即強(qiáng)度和硬度下降。AB材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （1 1）有色合金：）有色合金：時(shí)效時(shí)效（2 2）鋼：）鋼：微合金化鋼（微合金化鋼（V V、NbNb、TiTi等），馬氏體時(shí)效鋼等），馬氏體時(shí)效鋼（3 3）P/MP/M材料：材料：彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化

15、（4 4）顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料）顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（PRMMCPRMMC）（5 5）表面強(qiáng)化技術(shù)：）表面強(qiáng)化技術(shù)：C-NC-N共滲、離子注入共滲、離子注入（6 6）電鍍：）電鍍：合金電鍍（合金電鍍（Ni-PNi-P電鍍形成電鍍形成NiNi3 3P P粒子）粒子） 分散電鍍（細(xì)硬粒子與金屬發(fā)生共沉積）分散電鍍（細(xì)硬粒子與金屬發(fā)生共沉積）7、第二相粒子強(qiáng)化的應(yīng)用：、第二相粒子強(qiáng)化的應(yīng)用：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 熱力學(xué)：熱力學(xué)：脫溶的驅(qū)動(dòng)力是新相和母相的脫溶的驅(qū)動(dòng)力是新相和母相的化學(xué)自由能差化學(xué)自由能差，脫溶的阻力是，脫溶的阻力是形成脫溶相的形成脫溶相的界面能和應(yīng)變能界面

16、能和應(yīng)變能。動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)：跟珠光體和貝氏體一樣，過飽和固溶體的等溫脫溶動(dòng)力學(xué)曲：跟珠光體和貝氏體一樣，過飽和固溶體的等溫脫溶動(dòng)力學(xué)曲線也呈線也呈“C”形形。所以都要經(jīng)過一定的孕育期后才能形成。所以都要經(jīng)過一定的孕育期后才能形成。8 脫溶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)脫溶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 影響脫溶動(dòng)力學(xué)的因素：影響脫溶動(dòng)力學(xué)的因素：（1）晶體缺陷的影響）晶體缺陷的影響 位錯(cuò)、層錯(cuò)、空位以及晶界等晶體缺陷，往往成為過渡相位錯(cuò)、層錯(cuò)、空位以及晶界等晶體缺陷，往往成為過渡相和平衡相的非均勻形核的優(yōu)先部位。和平衡相的非均勻形核的優(yōu)先部位。 原因：原因： 可以部分抵消過渡相和平衡

17、相形核時(shí)所引起的點(diǎn)陣畸變；可以部分抵消過渡相和平衡相形核時(shí)所引起的點(diǎn)陣畸變； 溶質(zhì)原子在位錯(cuò)處發(fā)生偏聚，形成溶質(zhì)高濃度區(qū)，易于滿溶質(zhì)原子在位錯(cuò)處發(fā)生偏聚，形成溶質(zhì)高濃度區(qū)，易于滿足過渡相和平衡相形核時(shí)對(duì)溶質(zhì)原子濃度的要求。足過渡相和平衡相形核時(shí)對(duì)溶質(zhì)原子濃度的要求。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （2）合金成分的影響）合金成分的影響 合金的熔點(diǎn)越低，脫溶速度就越快；合金的熔點(diǎn)越低，脫溶速度就越快； 因?yàn)槿埸c(diǎn)越低，原子間結(jié)合力越弱，原子的活性就越強(qiáng)。因?yàn)槿埸c(diǎn)越低，原子間結(jié)合力越弱，原子的活性就越強(qiáng)。所以低熔點(diǎn)合金在時(shí)效時(shí)溫度較低。所以低熔點(diǎn)合金在時(shí)效時(shí)溫度較低。 溶質(zhì)濃度增加，脫溶

18、過程加快；溶質(zhì)濃度增加，脫溶過程加快； 溶質(zhì)原子與溶劑原子性能差別越大，脫溶速度就越快；溶質(zhì)原子與溶劑原子性能差別越大，脫溶速度就越快；材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y （3）時(shí)效溫度的影響）時(shí)效溫度的影響 時(shí)效溫度越高，原子的活動(dòng)性就越強(qiáng)，脫溶速度就越快；時(shí)效溫度越高，原子的活動(dòng)性就越強(qiáng)，脫溶速度就越快； 隨著時(shí)效溫度升高，化學(xué)自由能差減少，固溶體的過飽和隨著時(shí)效溫度升高，化學(xué)自由能差減少，固溶體的過飽和 度也減少，使脫溶速度降低，甚至不再脫溶。度也減少，使脫溶速度降低，甚至不再脫溶。所以，可以通過提高溫度來加快時(shí)效過程，縮短時(shí)效時(shí)間。所以，可以通過提高溫度來加快時(shí)效過程，縮短時(shí)

19、效時(shí)間。但時(shí)效溫度不能任意提高。但時(shí)效溫度不能任意提高。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 回歸：回歸：定義：定義：時(shí)效型合金在時(shí)效強(qiáng)化后，于平衡相或過渡相的固溶度曲時(shí)效型合金在時(shí)效強(qiáng)化后，于平衡相或過渡相的固溶度曲線以下某一溫度加熱，時(shí)效硬化現(xiàn)象得到消除，硬度基本上回放到線以下某一溫度加熱，時(shí)效硬化現(xiàn)象得到消除，硬度基本上回放到固溶狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為固溶狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為。實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：GP區(qū)、過渡相的溶解區(qū)、過渡相的溶解條件：條件：高溫短時(shí)高溫短時(shí)應(yīng)用：應(yīng)用：a、RRA處理處理 b、為了避免淬火變形和開裂，而不宜重新進(jìn)行固溶處理、為了避免淬火變形和開裂，而不宜重新進(jìn)行固溶處理 c、

20、當(dāng)工件需要恢復(fù)塑性以便于冷加工、當(dāng)工件需要恢復(fù)塑性以便于冷加工RRA處理處理Retrogression-Reaging 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 時(shí)間/h溫度/固溶處理 回歸 預(yù)處理 再時(shí)效RRARRA處理工藝示意圖處理工藝示意圖時(shí)間/h硬度/HV/hRRARRA處理過程中的硬度變化示意圖處理過程中的硬度變化示意圖材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y Standard7150/707570557150/7075 as-T77(Alcoa patent)Corrosion resistance increasingYield streng t h increasing

21、不同熱處理狀態(tài)下屈服強(qiáng)度與抗腐蝕性能對(duì)照示意圖不同熱處理狀態(tài)下屈服強(qiáng)度與抗腐蝕性能對(duì)照示意圖 a b c70757075合金在合金在RRARRA處理過程中的顯微組織變化示意圖處理過程中的顯微組織變化示意圖 a a）峰值時(shí)效）峰值時(shí)效(120/24h)(120/24h)；b b）回歸處理）回歸處理(200-270)(200-270)； c c）二次峰值時(shí)效（）二次峰值時(shí)效（120/24h120/24h）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y RRARRA處理模式圖處理模式圖由于由于7xxx7xxx系合金有著強(qiáng)烈的晶界優(yōu)先析出系合金有著強(qiáng)烈的晶界優(yōu)先析出傾向，故可將晶內(nèi)（傾向，故可將晶內(nèi)（M

22、XMX）和晶界（）和晶界（GBGB）的）的時(shí)效過程用兩條相對(duì)平移的時(shí)效曲線表示。時(shí)效過程用兩條相對(duì)平移的時(shí)效曲線表示。當(dāng)晶內(nèi)時(shí)效至當(dāng)晶內(nèi)時(shí)效至峰值（峰值（T6T6）時(shí)時(shí)（圖（圖a） ，晶，晶界已處于稍界已處于稍過時(shí)效過時(shí)效狀態(tài)，析出平衡相；若狀態(tài)，析出平衡相；若晶內(nèi)進(jìn)一步時(shí)效至晶內(nèi)進(jìn)一步時(shí)效至過時(shí)效（過時(shí)效（T7XT7X）狀態(tài)，狀態(tài)，晶界將析出粗大的相，處于晶界將析出粗大的相，處于嚴(yán)重過時(shí)效嚴(yán)重過時(shí)效狀狀態(tài)。態(tài)。當(dāng)進(jìn)行當(dāng)進(jìn)行RRARRA處理時(shí)（圖處理時(shí)（圖b b），首先通過預(yù)時(shí)），首先通過預(yù)時(shí)效將晶內(nèi)組織時(shí)效至效將晶內(nèi)組織時(shí)效至A A點(diǎn)，晶界已處于過點(diǎn)，晶界已處于過時(shí)效狀態(tài)。隨后的回歸處理，晶

23、內(nèi)的相部時(shí)效狀態(tài)。隨后的回歸處理，晶內(nèi)的相部分溶解，相當(dāng)于在時(shí)效曲線上后退了一段分溶解，相當(dāng)于在時(shí)效曲線上后退了一段至至B B點(diǎn)；而晶界的相聚集粗化，相當(dāng)于在點(diǎn)；而晶界的相聚集粗化，相當(dāng)于在曲線上前進(jìn)至曲線上前進(jìn)至C C點(diǎn)。點(diǎn)。最后的再時(shí)效過程，對(duì)兩者影響相同，均最后的再時(shí)效過程，對(duì)兩者影響相同，均使時(shí)效過程向前進(jìn)行，從而使晶內(nèi)組織恢使時(shí)效過程向前進(jìn)行，從而使晶內(nèi)組織恢復(fù)到回歸處理前的峰時(shí)效狀態(tài)，而晶界的復(fù)到回歸處理前的峰時(shí)效狀態(tài)，而晶界的過時(shí)效狀態(tài)更嚴(yán)重。過時(shí)效狀態(tài)更嚴(yán)重。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y G”0 凹曲線凹曲線G”0 凸曲線凸曲線1 1、調(diào)幅分解與自由能曲線的關(guān)

24、系、調(diào)幅分解與自由能曲線的關(guān)系一、現(xiàn)象一、現(xiàn)象特征點(diǎn)特征點(diǎn)極點(diǎn)極點(diǎn)(G= 0)(G= 0) 拐點(diǎn)拐點(diǎn)(G” = 0)特征線特征線相界線相界線 （固溶度線）（固溶度線） 拐點(diǎn)線拐點(diǎn)線 （亞穩(wěn)界線、化學(xué)自發(fā)分解線）（亞穩(wěn)界線、化學(xué)自發(fā)分解線） 2 調(diào)幅分解（調(diào)幅分解（Spinodal Decomposition）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 2 2、定義、定義 分解時(shí)無形核階段，是通過自發(fā)的成分漲落，通過分解時(shí)無形核階段，是通過自發(fā)的成分漲落，通過上坡擴(kuò)散上坡擴(kuò)散使溶質(zhì)成使溶質(zhì)成分的波幅不斷增加，分解成分的波幅不斷增加，分解成結(jié)構(gòu)均與母相相同結(jié)構(gòu)均與母相相同，但，但成分不同成分不同

25、的兩種固溶體。的兩種固溶體。 123、特點(diǎn)、特點(diǎn)自發(fā)分解過程自發(fā)分解過程通過上坡擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)成分變化通過上坡擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)成分變化不經(jīng)歷形核階段不經(jīng)歷形核階段不存在明顯的相界面不存在明顯的相界面分解速度快分解速度快4、分解機(jī)制、分解機(jī)制按按擴(kuò)散擴(kuò)散偏聚機(jī)制偏聚機(jī)制進(jìn)行的無需成核，而由進(jìn)行的無需成核，而由成分起伏直接長(zhǎng)大形成新相的固態(tài)相變。成分起伏直接長(zhǎng)大形成新相的固態(tài)相變。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 5、調(diào)幅分解與成核長(zhǎng)大型脫溶的區(qū)別、調(diào)幅分解與成核長(zhǎng)大型脫溶的區(qū)別成核特點(diǎn)：成核特點(diǎn)：無核、無熱力學(xué)勢(shì)壘無核、無熱力學(xué)勢(shì)壘 有核、有熱力學(xué)勢(shì)壘有核、有熱力學(xué)勢(shì)壘界面特點(diǎn)：界面特點(diǎn)：寬泛、不

26、明晰、共格界面寬泛、不明晰、共格界面 明晰、共格半共格非共格明晰、共格半共格非共格成分變化：成分變化：連續(xù)過渡連續(xù)過渡 不連續(xù)突變（新相保持平衡濃度）不連續(xù)突變（新相保持平衡濃度）擴(kuò)散方式：擴(kuò)散方式：上坡擴(kuò)散上坡擴(kuò)散 下坡擴(kuò)散下坡擴(kuò)散轉(zhuǎn)變速率：轉(zhuǎn)變速率：快快 慢慢相變產(chǎn)物：相變產(chǎn)物：尺寸小、組織均勻細(xì)密、分解規(guī)則尺寸小、組織均勻細(xì)密、分解規(guī)則 尺寸大、組織均勻性較差、常呈球狀尺寸大、組織均勻性較差、常呈球狀材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 上坡擴(kuò)散上坡擴(kuò)散 概念：原子由低濃度處向高濃度處遷移的擴(kuò)散。概念：原子由低濃度處向高濃度處遷移的擴(kuò)散。 驅(qū)動(dòng)力：驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)位梯度化學(xué)位梯度。

27、引起上坡擴(kuò)散的因素：引起上坡擴(kuò)散的因素： 彈性應(yīng)力的作用彈性應(yīng)力的作用-大直徑原子跑向點(diǎn)陣的受拉部分，大直徑原子跑向點(diǎn)陣的受拉部分， 小直徑原子跑向點(diǎn)陣的受壓部分。小直徑原子跑向點(diǎn)陣的受壓部分。 晶界的內(nèi)吸附晶界的內(nèi)吸附-某些原子易富集在晶界上。某些原子易富集在晶界上。 電場(chǎng)作用電場(chǎng)作用-大電場(chǎng)作用可使原子按一定方向擴(kuò)散。大電場(chǎng)作用可使原子按一定方向擴(kuò)散。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 G-Y 非穩(wěn)態(tài)區(qū)內(nèi)，非穩(wěn)態(tài)區(qū)內(nèi)，任何微量的成分起伏都會(huì)使系統(tǒng)的自由焓下降，任何微量的成分起伏都會(huì)使系統(tǒng)的自由焓下降，意味著位于失穩(wěn)分解線以內(nèi)（非穩(wěn)態(tài)區(qū)）的固溶體發(fā)生分解不存在熱力意味著位于失穩(wěn)分解線以內(nèi)（非穩(wěn)態(tài)區(qū)）的固溶體發(fā)生分解不存在熱力學(xué)勢(shì)壘，無需形核便會(huì)以調(diào)幅