过饱和固溶体的分解(二)

（3）脱溶分解对性能的影响 脱溶分解对材料的力学性能有很大的影响，其 作用决定于脱溶相地形态、大小、数量和分布 等因素。 一般来说，均匀脱溶对性能有利，能起到明显 地强化作用，称为“时效强化”或“沉淀强 化”； 而局部脱溶，尤其是沿着晶界析出（包括不连 续脱溶导致的胞状析出），往往对性能有害， 使材料塑性下降，呈现脆化，强度也因此下降。
①成分不变协同型长大②成分不变非协同型长大 ③成分改变协同型长大 ④成分改变非协同型长大 成分不变的相变无需溶质原子扩散，晶核长大速 度仅与界面点阵重构过程有关。协同型长大原子 调整位置的过程通常可以在很短的时间内完成， 所以晶核长大速度很快；而成分不变的非协同型 长大速度则受控于界面原子调整位置的速度，即 受界面过程所控制。


（3）、屈氏体(T): 片间距约小于200nm，形成于 600 ～ 500℃温度范围内。在光学显微镜下已很难 分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。电镜观 察。 注意：珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别， 都是铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成温度 也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。



（1）共格界面 如果界面上的原子同时属于两相，即两相晶格 在界面上彼此完全衔接，界面上的原子为两相 共有，便可形成共格界面。存在一定的弹性应 力场，其大小取决于相邻两相界面，原子间距 a a 的相对差值δ＝ a 。 δ越大，弹性应变能 越大。共格界面的界面能很低。 （2）半共格界面 δ 增大，为了维持界面上的原子为两相所共有， 须由一系列调配位错进行调节，形成半共格界 面。半共格界面的界面能和弹性应变能介于共 格界面和非共格界面之间。




（3）非共格界面 当δ很大时，界面处两相原子根本无法匹配，形 成非共格界面。这种界面由不规则的原子构成， 厚度约3－4个原子层，性质与大角度晶界相似， 界面能较高而弹性应变能很小。 2界面能 固－固两相界面能比液－固两相界面能高。 一部分是形成新相界面时，因化学键变化引起 的化学能，另一部分时由界面原子的不匹配产 生的点阵畸变能。 界面能：共格界面＜ 半共格界面＜ 非共格界面

异分结晶（选择结晶）：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分不同，这种结晶出的晶体和母相化学成分不同的结晶称为异分结晶，或称选择结晶.
同分结晶：纯金属结晶时所结晶出的晶体与母相的化学成分完全一样，称之为同分结晶。
平衡分配系数k。：在一定温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值。（k。=c固/c液）（反映了溶质组元重新分配的强弱程度）
无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂，固溶体的溶解度可达100%，这种固溶体就称为无限固溶体。
无序固溶体：溶质原子统计地或随机地分布于溶剂晶格中，他或占据着与溶剂原子等同的一些位置，或占据着溶剂原子间的间隙，看不出有什么次序性或规律性。这种固溶体叫做无序固溶体。
有序固溶体：当溶质原子按适当比例并按一定顺序和一定方向，围绕着溶剂原子分布时，这种固溶体叫有序固溶体。
共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变。
脱溶过程：由固溶体中析出另一个固相的过程。也即过饱和固溶体的分解过程，称之为二次结晶。二次结晶析出的相称之为二次相（不易长大且较小）。
组织组成物：由于形成条件不同，合金中各相构成的晶粒将以不同的数量、形状、大小和分布等相组合，并在显微镜下可区分的部分，称为组织组成物。
有序化：当有序固溶体加热至某一临界温度时，将转变为无序固溶体，而在缓慢冷却至这一温度时，又可转变为有序固溶体。这一转变过程称为有序化。发生有序化的临界温度称为固溶体的有序化温度。
固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度，硬度提高，而塑性，韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。
间隙相：非金属元素与金属元素原子半径的比值小于0.59（Rx/Rm<0.59）形成简单结构的化合物，称为间隙相。

对于成分在极小值与拐点之间的合金C 0’，如右图所示：由于G ”(C 0’)>0,自由能-成分曲线上凹，所以一旦出现成分起伏，体系自由能将由分解前的G(C 0’)升高到G 1。

但如果能分解成为成分为C a 的α1和成分为C b 的α2两相，系统自由能G2低于分解前的自由能G(C 0’)。

此时要靠形核方式分解，但是形核要满足成分条件和形核功。

所以过饱和固溶体的分解可以分为调幅分解和形核长大两种方式。

调幅分解时新相和旧相的成分连续变化，母相中溶质原在α中的溶解度如图所示。

A、脱溶系列（如Al-Cu合金）右图为几种不同成分的Al-Cu合金在130℃的时效硬化曲线。

由图可知：（ A ）随着Cu%的↗，时效硬化效果越明显，（ B ）硬度的峰值总是与θ”+θ’并存的组织相对应，一旦θ”消失，硬度将明显下降。

rβ2β扩散一旦发生，亚平衡I被打破，如右图b所示：(2)过饱和固溶体的脱溶③不连续脱溶过饱和固溶体的不连续脱溶也叫两相式脱溶，或者胞状式脱溶。

通常在母相晶界上形核，然后呈胞状向某一相邻晶粒内生长（与珠光体相类似）。

脱溶胞状物与母相有明显界面。

如图所示：不连续沉淀脱溶反应可以写成α’(C 0)→α(C α’)+β(C β) ，其中α’相是成分为C 0的过饱和固溶体；β是的晶体结构和成分都不同于α’的平衡析出相。

胞状脱溶物中的α与母相α’成分不同，但结构相同。

片状共析组织棒状共析组织共析转变指由单一的固态母相分解为两个结构和成分不同的新相的过程。

共析转变的反应式 ：γ→α+β共析转变包括形核与长大两个过程。

但是由于共析转变在固态下进行，原子扩散速度缓慢，所以共析转变的形核与长大如图所示：(3)共析转变①共析转变的形核与长大共析体形核之后，靠原子的短程扩散，导致两相耦合。

原子的扩散主要沿着新旧两相的界面进行。

如右图所示：。

一.名词解释塑性韧性强度弹性比功分子键（空间）点阵固溶体间隙固溶体固溶强化位错多晶体单晶体反应扩散柯肯达尔效应二次结晶共晶转变包晶转变共析转变铁素体（非）均匀形核结构起伏成分过冷过冷度加工硬化再结晶淬透性（过）时效回火脆性调幅分解二. 需掌握的知识点1. 延性断裂和脆性断裂的区分标准—断裂前有无明显塑性变形。

2. 原子核外电子分布规律遵循的三个原则。

3. 金属键、离子键、共价键、分子键的特点。

4. 混合键比例计算与电负性差的关系。

5. fcc、bcc、hcp的常见金属、一个晶胞内原子数、配位数、致密度、常见滑移系等。

6. 固态合金相分为两大类：固溶体（间隙固溶体与置换固溶体）和中间相（区别点）。

7.影响固溶体溶解度的因素。

8.间隙相和间隙化合物的区别。

9. 晶体缺陷几何特征分类-点、线、面缺陷。

10. 点缺陷的种类及其区别（肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷）。

11.获得过饱和点缺陷的方法及原因。

12. 各类位错运动方向与柏氏矢量、切应力、位错线的位向关系。

13. 位错的主要运动方式；常温下金属塑性变形的方式。

14. 位错的增殖机制：F-R位错增殖机制、双交滑移增殖机制的主要内容。

15.说明柏氏矢量的确定方法。

掌握利用柏氏矢量和位错线的位向关系来判断位错类型。

16.两根平行的螺型位错相遇时的相互作用情况。

17.刃型位错和螺型位错的不同点。

18. 大小角度晶界的位向差、常见类型、模型描述、能量等。

19. 扩散第一定律、第二定律的数学表达式及其字母的物理含义。

20. 体扩散的主要机制、适用对象、扩散激活能大小等；短路扩散等；反应扩散与原子扩散；多晶材料的三种扩散途径—晶内、晶界、表面扩散。

21.柯肯达尔效应的含义及说明的问题（重要意义）。

22. 上坡扩散：物质由低浓度→高浓度，说明扩散的真正原因是化学势梯度而非浓度梯度。

23. 反应扩散定义、特点、扩散层增厚速度的决定因素。

24. 影响扩散的主要因素简述及分别叙述。