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瞭解鋁合金時效強化的概念及過程

       經淬火後的鋁合金強度•✘、硬度隨著時間增加而發生顯著提高的現象稱之為時效·◕,也稱鋁合金的時效硬化••。這是鋁合金強化的重要方法之一••。
       由定義可知·◕,鋁合金時效強化的前提·◕,先是進行淬火·◕,獲得飽和單相組織••。在快冷淬火獲得的固溶體·◕,不但溶質原子是過飽和的·◕,而且空位(晶體點缺陷)也是過飽和的·◕,即處於雙重過飽和狀態••。以Al -4%Cu合金為例·◕,固溶處理後·◕,過飽和α固溶體的化學成分就是合金的化學成分·◕,即固溶體中鋼含量為4%••。由Al-Cu 相圖可知·◕,在室溫平衡態下·◕,α固溶體的含銅量為0.5%·◕,故3.5%Cu過飽和固溶於α相中••。當溫度接近純鋁熔點時·◕,空位濃度接近10-3數量級·◕,而在常溫下·◕,空位濃度為10-11數量級·◕,二者相差10-8級••。經研究可知;鋁合金固溶處理溫度越高·◕,處理後過飽和程度也越大·◕,經時效後產生的時效強化效果也越大••。因此固溶處理溫度選擇原則是₪╃:在合金不過燒的前提下·◕,固溶處理溫度儘可能增加••。
       固溶處理後的鋁銅合金·◕,在室溫或某一溫度下放置時·◕,發生時效過程••。此過程實質上是Al2Cu從過飽和固溶體中沉澱的過程••。這種過程是透過成型和長大進行的·◕,是一種擴散型的固態相變••。它依下列順序進行₪╃:a過→G.P區→θ’’相→θ’相→θ相
       G.P區就是指富溶質原子區·◕,對Al-Cu合金而言·◕,就是富銅區••。鋁鋼合金的G.P區是銅原子在(100)晶面上偏聚或從聚而成的·◕,呈圓片狀••。它沒有完整的晶體結構·◕,與母相共格••。200℃不生成G.P 區••。溫度再高·◕,G.P區數目開始減少••。它可以在晶面處引起彈性應變••。  
       θ’’相是隨時效溫度升高或時效時間增加·◕,G.P區直徑增加·◕,且銅•✘、鋁原子逐漸形成規則排列·◕,即正方有序結構••。在θ’’過渡相附近造成的彈性共格應力場或點陣畸變區都大於G.P區產生的應力場·◕,所以θ’’相產生的時效強化效果大於G.P區的強化作用••。θ’相是指當繼續增加時效時間或時效溫度·◕,θ’’相轉變成為θ’相••。θ’相屬正方結構·◕,θ’在(001)面上與基體鋁共格·◕,在z軸方向由於錯配度過大·◕,在(001)和(100)面上共格關係遭到部分破壞••。θ相是平衡相·◕,θ相的成分是Al2Cu·◕,為正方有序結構••。由於θ相脫離了母相·◕,喪失了與基體的共格關係·◕,引起應力場顯著減弱••。這也就意味著合金的硬度和強度下降••。
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