Al-Cu-Mg-Ag合金峰时效前微观组织演变及屈服强度数值模拟.pdf

第39卷 第8期 稀有金属材料与工程 Voi．39，No．8 ANDENGn呵EERING 2010年 8月 RAREMETAL～咐ERIALS 2010 August 屈服强度数值模拟 侯延辉1，一，刘志义1，李云涛1，陈旭1，柏 松1 (1．中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙410083) (2．武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉430081) 摘 要：求解了高Cu／Mg比的A1．Cu．Mg—Ag合金峰值时效前微观结构演变及时效强化的预测模型。首先，建立影响 Mg与Mg．Ag原子簇对力相析出过程中消耗Cu原子定量关系的关键参数表达式，即力析出相与基体的界面能模型。在 假设合金为伪二元的前提下，基于热动力学模型和经典的形核、长大理论，建立了A1．Cu—Mg．Ag合金中Cu溶质原子在 两种强化相中的定量分配模型，它可以预测两种强化粒子的半径和析出密度、溶质浓度随温度和时间的演变。最后求 解了基于Orowan方程的强化模型。模型预测与实验结果吻合较好，证明了模型的可靠性。 关键词：时效；析出相；模型；微观结构：定量关系；热动力学；强化 中图法分类号：TGl46．2+l 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2010)08．1435．04 通过时效过程的数值模拟来控制沉淀粒子的种 类、数量、形状大小等，从而影响材料的微观结构的 的定量分配模型。最后求解TOrowan强化模型，分析了 演化是改善材料性能的有效方法之一。强化模型是由 时效工艺与微观组织的演变和力学性能之间的关系。 Orowan方程发展来的11,2]。有关析出动力学的数值模 1 实验 拟方法分为两类【3，41：第一类方法：析出相的形核、长 大模型基于JMAK模型，粗化动力学模型基于LSW实验采用的合金成分如表1所示。 铸锭经470℃，1 理论；第二类方法：Kanpmann与Wagner发展了新的 h均匀化处理，热轧成厚度为2 数值模型，它可以预测析出相大小、分布的全部演变 mm板材。试样固溶制度为515℃，6h，在干燥箱中 过程(KWN模型)，但没有对形核、长大及粗化阶段进进行时效。沿板材轧制方向和垂直方向截取拉伸试样， 行专门的区分。然而，多数模型假设为单一的析出相 Netzsch 或应用于不同溶质原子的多析出相【5，6】，较少的模型研 STA449C差示扫描热分析仪对固溶态合金进 究了具有相同溶质原子在多种析出相中的分配情况。 行热分析。 在传统Al—Cu合金中加入少量的Mg和Ag，除了 2结果与讨论 在{001}面上的析出相，如GP区、0”和0’相外，在{111) 面上析出了盘状的讲目，这导致了抗拉强度和蠕变性 2．1析出动力学 能的提高[7】。近年来，许多理论一致认为刃相是以 假设合金为理想溶质模型。形成临界半径大小的析 Mg．Ag原子簇为形核中心形成的盘状析出相is,9]。但是出相所需的最小激活能势垒为AG一，它的表达式为【lo】： 由于Mg．Ag原子簇在力相析出过程中与Cu原子消耗 的定量关系尚不明确，Cu溶质原子在两种强化相中的 表1 实验材料的化学成分