变形铝合金显微组织的金相与电镜观察_王永海解释.pdf

工业铝型材技术专集 变形铝合金显微组织的金相与电镜观察 王永海 (东北轻合金有限责任公司 , 黑龙江 哈尔滨 巧 (X双 ) 摘要 :较详尽的讲述了变形铝合金显微组织的金相与电镜观察中所需要了解的知识和要点 。 在金 相观察中 , 侧重讲述了变形方式和热处理状态对变形铝合金微观组织的影响 , 以图文并茂的方式介 绍了如何认识和了解金相组织特征的分析方法 ;在电镜观察中 , 详尽的论述了可热处理强化铝合金 系的时效机制 , 析出强化相的强化特点 , 弥散相的形态与作用 , 并对变形铝合金中的位错多边化 、 位 错胞壁亚结构及细小亚晶的形成等也作了简明扼要的介绍 。 作者结合自己多年来的电镜工作 , 提 供了许多有价值的电镜照片 , 可供铝合金的研究工作者们在研究工作中借鉴或参考 。 关键词 : 相组成 ;金相组织 ;变形方式 ;热处理状态 ;电镜观察 ;时效序列 1 变形铝合金金相组织观察 变形铝合金的各种性能与其显微组织有关 , 因此 , 研究它的显微组织是一件有十分重要价 值的工作 。 简单地讲 , 当合金成分确定后 , 其显微组织基本上只取决于两个条件 , 一是变形时 的作用力的加力方式 , 二是加工时和随后进行热处理时的温度 。 所谓加力方式 , 就是我们通常讲的加工状态 。 变形铝合金的加工状态 , 一般有热压延 、 热 压挤 、 锻造和冷压延 、 冷拉伸 、 冷拔 、 冷轧等形式 。 而热处理时所使用的温度 , 即通常我们所说 的热处理状态 , 它包括铸锭的均匀化 、 制品的稳定化处理 、 退火处理 、 淬火及时效处理等 。 为了对这些状态下的微观组织能够有所认识和了解 , 首先必须知道变形铝合金中的相分 类和相组成 。 1 . 1 铝合金的相分类 按相的生成温度不同 , 通常把铝合金中的相分为三类 : ( 1) 结晶相 ;亦称第一类质点 。 它是在合金结晶开始和结晶终了温度范围内生成的粗大化 合物 , 尺寸大约在 0 . 1 拌m 一 30 脚 之间 。 变形铝合金制品 , 都要进行加热处理 , 例如铸成的铸 锭进行均匀化 , 或加工后的制品进行固溶化处理等 。 在进行这些处理时 , 随着温度的上升 , 第 一类质点有的回溶 , 有的难溶 , 易溶 的相称为易溶相 , 例如合金 中含有锌 、 镁 、 铜 、 铿 、 s (从 C u Mg ) 、 M薛珑 、 晦 is 、 从 M gU 相都属于易溶相 , 而含有铁 、 锰 、 铬 、 钦 、 错 、 ( cu eF M n )从 或 ( CueF M n ) 3 5 1沮 15 等相都属于难溶相 。 ( 2) 沉淀相 , 亦称第二类质点 。 它是在合金低于结晶终了温度而高于时效温度的温度范围 内形成的具有中间尺寸的相 , 该相尺度在 0 . 01 拌m 一 0 . 5 拼m 之间 。 在铝合金生产过程中经常 出现的沉淀相有三种 : ①高温分解质点 : 含有 M n 、 C r 、 iT 、 zr 等过渡族元素的铝合金 , 在半连续铸造时 , 由于快速 冷却 , 容易形成这些元素的化合物在基体中的过饱和固溶体 。 这些过饱和固溶体是不稳定的 。 铸锭在随后的加热变形过程中 , 过饱和固溶体开始分解 , 析出像 M l l A几 、 c rA 1 7 、 iT 刀 , 和 z以 等 弥散质点 。 这些弥散相不易扩散 , 只能在高温加热并有强烈变形状态下才进行分解析出 , 故称 为高温分解质点 , 或称高温析出弥散相 。 这些相用金相显微镜观察时 , 都是很细小的分布于基 工业铝型材技术专集 体中 , 分辨不出它们的几何形状来 。 在电镜观察中 , 则可以很清晰地看出它们的几何形状 , 例 如 M l l A耘是短条状 , 短条的两端都是半圆形 ; C r 川 7 则为不规则的圆盘状 ; iT 从 则是窄瘦形的长 条 ; Z r A13 是很圆的球状等等 (见电镜部分 ) 。 ②冷却沉淀相 : 铝合金中的易溶相都是随着温度的升高 ,溶解度增加。 当含有易溶相的合 金在高温下加热后冷却时 , 只要冷却速度足够慢 , 这些被溶解的易溶相就要从基体中沉淀 , 生 成冷却沉淀质点 。 ③稳定化沉淀质点 :含镁高的变形铝合金在停放或使用过程中会发生组织变化 ,致使合金 性能有下降的趋势 。 为了使其组织和性能稳定 , 这类合金往往在出厂前进行稳定化处理 。 稳 定化处理是将此类铝 一 镁合金制品在 250 ℃左右进行加热并保温 , 使制品在生产过程中形成 的 M今从 8 质点改变其尺寸的大小分布 。 而其加热温度既高于通常可时效强化的合金的时效 温度 , 又远低于高温分解质点所能出现的温度 , 这类质点的尺寸大约在 0 . 01 脚 一 0 . 1拌m 左右 。 在电镜下观察 ,