Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
зона Гинье Престон алюмінієвий сплав
Гинье-Престоназони - являють собою дуже малі (субмикроскопические) обсяги твердого розчину з різко підвищеною концентрацією розчиненого компонента, що зберігають грати розчинника. Скупчення розчинених атомів викликає місцеву зміну періоду решітки твердого розчину. При значній різниці в розмірах атомів A і B, як це, наприклад, спостерігається в сплавах Al-Cu (атомний радіус Al дорівнює 0,143 нм; Cu - 0,128 нм), зони Гинье-Престона мають форму дисків, товщина яких (з огляду на спотворення решітки) становить кілька міжатомних відстаней, діаметр - 10-50 нм. Диски закономірно орієнтовані щодо просторової решітки розчинника. При невеликому розходженні в атомних діаметрів компонентів, як, наприклад, в сплавах Al-Zn (атомний радіус Zn дорівнює 0,138 нм), збагачені зони мають форму сфер.
Після гарту слід старіння, коли сплав витримують при кімнатній температурі кілька діб (природне старіння) або протягом 10-24 год при підвищеній температурі (штучне старіння).
В процесі старіння відбувається розпад пересиченого твердого розчину, що супроводжується зміцненням сплаву. Розпад пересиченого твердого розчину, в решітці якого атоми міді розташовуються статистично рівномірно, відбувається в кілька стадій залежно від температури і тривалості старіння. При природному (при 20 ° С) або низькотемпературному штучному старінні (нижче 100-150 ° С) не спостерігається розпаду твердого розчину з виділенням надлишкової фази; при цих температурах атоми міді переміщуються тільки всередині кристалічної решітки б-твердого розчину на вельми малі відстані і збираються по площинах в пластинчасті освіти або диски - зони Гинье-Престона (ГП-1). Зони ГП-1 в сплавах Al-Cu протяжністю 1-10 нм і товщиною 0,5-1 нм більш-менш рівномірно розподілені в межах кожного кристала. Концентрація міді в зонах ГП-1 менше, ніж в CuAl2 (54%).
Якщо сплав після природного старіння короткочасно (кілька секунд або хвилин) нагріти до 230-270 ° С і потім швидко охолодити, то зміцнення повністю знімається і властивості сплаву будуть відповідати свежезакаленному станом. Це явище отримало назву повернення після старіння. Разупрочнение при поверненні пов'язано з тим, що зони ГП-1 при цих температурах виявляються нестабільними і тому розчиняються в твердому розчині, а атоми міді знову більш-менш рівномірно розподіляються в межах обсягу кожного кристала твердого розчину, як і після гарту. При подальшому вилежуванні сплаву при кімнатній температурі знову відбувається утворення зон ГП-1 і зміцнення сплаву. Однак після повернення і подальшого старіння погіршуються корозійні властивості сплаву, що ускладнює використання повернення для практичних цілей. Тривала витримка при 100 ° С або кілька годин при 150 ° С призводить до утворення зон Гинье-Престона більшої величини (товщина 1-4 нм і діаметр 20-30 нм) з упорядкованою структурою, відмінною від б-твердого розчину. Концентрація міді в них відповідає змісту її в CuAl2. Такі зони в сплавах А1 - Сu прийнято називати ГП-2. З підвищенням температури старіння процеси дифузії, а отже, і процеси структурних перетворень протікають швидше. Витримка протягом декількох годин при високих температурах (150-200 ° С) призводить до утворення в місцях, де розташовувалися зони ГП-2, дисперсних (тонкопластінчатих) частинок проміжної і'-фази, яка не вирізняється за хімічним складом від стабільної і-фази ( CuAl2), але має відмінну кристалічну решітку. і'-фаза частково когерентно пов'язана з твердим розчином. Підвищення температури до 200-250 ° С призводить до коагуляції метастабільною фази і до утворення стабільної і-фази, що має з матрицею некогерентні кордону.
Таким чином, при природному старінні утворюються лише зони ГП-1. При штучному старінні послідовність структурних змін в сплавах А1-Сu можна представити у вигляді такої схеми: ГП-1> ГП-2> і '> і.
Однак це не означає, що одну освіту "на місці" переходить в інше. Можливо, що виникнення подальшої освіти або фази відбувається після розчинення вихідного.
Ця загальна схема розпаду пересиченого твердого розчину в сплавах Аl-Cu справедлива і для інших сплавів. Різниця зводиться лише до того, що в різних сплавах неоднаковий склад і будова зон, а також утворюються фаз.
Для старіючих алюмінієвих сплавів різних складів існують і свої температурно-часові області зонного (утворення ДП-1 і ДП-2) і фазового (і 'і і-фаз) старіння.
Величина зміцнення при загартуванню і старінні залежить від природи фази упрочнителя, розмірів їх часток, кількості їх і розподілу. Найбільше зміцнення сплавів досягається завдяки MgZn2. Mg2 Si і S-фази (Al2 CuMg), що мають складну структуру і склад, відмінний від б-твердого розчину.
Після зонного старіння сплави частіше мають підвищений межа плинності і відносно невисоку ставлення у0,2 / ув (# 63; 0,6ч0,7), підвищену пластичність, добру корозійну стійкість і низьку чутливість до крихкого руйнування. Це пояснюється тим, що дислокації при деформації перетинають зони, що не створюють значного опору початковим деформацій. Відсутність кордону розділу між зонами ГП-1 або ГП-2 з матричної фазою визначає гарний опір корозії.
Після фазового старіння ставлення у0,2 / ув підвищується до 0,9 - 0,95, а пластичність, в'язкість, опір крихкому руйнуванню і корозії під напругою знижуються. В цьому випадку при деформації дислокації огинають частки метастабільних фаз, утворюючи численні дислокаційні петлі і окремі скупчення. Як наслідок цього, опір початковим деформацій підвищується, а пластичність зменшується. В процесі коагуляції утворилися фаз (коагуляционное старіння) властивості міцності на початковій стадії спочатку зростають, досягаючи максимального значення, а потім знижуються. Пластичність, в'язкість і опір корозії зростають.
Розміщено на Allbest.ru