Зоны Гинье-Престона в алюминиевых сплавах
Понятие зон Гинье-Престона как малых (субмикроскопических) объемов твердого раствора с резко повышенной концентрацией растворенного компонента. Схема распада пересыщенного твердого раствора в сплавах, упрочнение сплава как результат процесса его старения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.07.2015 |
| Размер файла | 96,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Зоны Гинье-Престона в алюминиевых сплавах
зона гинье престон алюминиевый сплав
Гинье-Престона зоны - представляют собой весьма малые (субмикроскопические) объемы твердого раствора с резко повышенной концентрацией растворенного компонента, сохраняющие решетку растворителя. Скопление растворенных атомов вызывает местное изменение периода решетки твердого раствора. При значительной разнице в размерах атомов A и B, как это, например, наблюдается в сплавах Al-Cu (атомный радиус Al равен 0,143 нм; Cu - 0,128 нм), зоны Гинье-Престона имеют форму дисков, толщина которых (учитывая искажения решетки) составляет несколько межатомных расстояний, диаметр - 10-50 нм. Диски закономерно ориентированы относительно пространственной решетки растворителя. При небольшом различии в атомных диаметрах компонентов, как, например, в сплавах Al-Zn (атомный радиус Zn равен 0,138 нм), обогащенные зоны имеют форму сфер.
После закалки следует старение, когда сплав выдерживают при комнатной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10-24 ч при повышенной температуре (искусственное старение).
В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Распад пересыщенного твердого раствора, в решетке которого атомы меди располагаются статистически равномерно, происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения. При естественном (при 20°С) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100-150°С) не наблюдается распада твердого раствора с выделением избыточной фазы; при этих температурах атомы меди перемещаются только внутри кристаллической решетки б-твердого раствора на весьма малые расстояния и собираются по плоскостям {100} в пластинчатые образования или диски - зоны Гинье-Престона (ГП-1). Зоны ГП-1 в сплавах Al-Cu протяженностью 1-10 нм и толщиной 0,5-1 нм более или менее равномерно распределены в пределах каждого кристалла. Концентрация меди в зонах ГП-1 меньше, чем в CuAl2 (54%).
Если сплав после естественного старения кратковременно (несколько секунд или минут) нагреть до 230-270°С и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается и свойства сплава будут соответствовать свежезакаленному состоянию. Это явление получило название возврата после старения. Разупрочнение при возврате связано с тем, что зоны ГП-1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твердом растворе, а атомы меди вновь более или менее равномерно распределяются в пределах объема каждого кристалла твердого раствора, как и после закалки. При последующем вылеживании сплава при комнатной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей. Длительная выдержка при 100°С или несколько часов при 150°С приводит к образованию зон Гинье-Престона большей величины (толщина 1-4 нм и диаметр 20-30 нм) с упорядоченной структурой, отличной от б-твердого раствора. Концентрация меди в них соответствует содержанию ее в CuAl2. Такие зоны в сплавах А1 - Сu принято называть ГП-2. С повышением температуры старения процессы диффузии, а следовательно, и процессы структурных превращений протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при высоких температурах (150-200°С) приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной и'-фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной и-фазы (CuAl2), но имеющей отличную кристаллическую решетку. и'-фаза частично когерентно связана с твердым раствором. Повышение температуры до 200-250°С приводит к коагуляции метастабильной фазы и к образованию стабильной и-фазы, имеющей с матрицей некогерентные границы.
Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП-1. При искусственном старении последовательность структурных изменений в сплавах А1-Сu можно представить в виде следующей схемы: ГП-1 > ГП-2 > и' >и.
Однако это не означает, что одно образование "на месте" переходит в другое. Возможно, что возникновение последующего образования или фазы происходит после растворения исходного.
Эта общая схема распада пересыщенного твердого раствора в сплавах Аl-Cu справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах неодинаков состав и строение зон, а также образующихся фаз.
Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование ГП-1 и ГП-2) и фазового (и' и и-фаз) старения.
Величина упрочнения при закалке и старении зависит от природы фазы упрочнителя, размеров их частиц, количества их и распределения. Наибольшее упрочнение сплавов достигается благодаря MgZn2, Mg2Si и S-фазы (Al2CuMg), имеющих сложную структуру и состав, отличный от б-твердого раствора.
После зонного старения сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение у0,2/ув (?0,6ч0,7), повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению. Это объясняется тем, что дислокации при деформации пересекают зоны, не создающие значительного сопротивления начальным деформациям. Отсутствие границы раздела между зонами ГП-1 или ГП-2 с матричной фазой определяет хорошее сопротивление коррозии.
После фазового старения отношение у0,2/ув повышается до 0,9 - 0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются. В этом случае при деформации дислокации огибают частицы метастабильных фаз, образуя многочисленные дислокационные петли и отдельные скопления. Как следствие этого, сопротивление начальным деформациям повышается, а пластичность уменьшается. В процессе коагуляции образовавшихся фаз (коагуляционное старение) прочностные свойства на начальной стадии сначала возрастают, достигая максимального значения, а затем снижаются. Пластичность, вязкость и сопротивление коррозии возрастают.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сплав, его компоненты, фазы, структурные составляющие, микроструктуры механической смеси. Растворы замещения и внедрения, искажение кристаллической решетки при образовании твердого раствора. Кристаллические решетки упорядоченных твердых растворов.
контрольная работа [850,7 K], добавлен 12.08.2009Диаграмма изотермических превращений аустенита. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение. Микроструктура пересыщенного твердого раствора углерода в железе. Механические свойства стали с мартенситной структурой и безуглеродистых сплавов.
реферат [1,7 M], добавлен 18.03.2011Диаграмма состояния системы алюминий-медь, железоуглеродистых сталей. Взаимодействия компонентов в жидком и твердом состояниях. Технология термической обработки деталей. Время, необходимое для распада твердого раствора. Механические свойства сплава.
контрольная работа [973,4 K], добавлен 05.07.2008Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012Способ подготовки поверхности алюминиевых сплавов при получении оптически селективных покрытий. Закономерности формирования и оптические свойства оксидных покрытий на алюминиевых сплавах, полученных при поляризации переменным асимметричным током.
автореферат [634,9 K], добавлен 08.12.2011Особенности взаимодействия алюминия и его сплавов с газами окружающей атмосферы во время их плавления и разливки. Основные типы изменений в составе и состоянии расплава. Причины и факторы образования газообразных включений. Дегазация алюминиевых сплавов.
реферат [1,5 M], добавлен 28.04.2014Железоуглеродистые сплавы - стали и чугуны, как важнейшие металлические сплавы, их химический состав и основные компоненты. Фазы в железоуглеродистых сплавах. Свойства и использование цементита. Структурные составляющие в железоуглеродистых сплавах.
контрольная работа [347,8 K], добавлен 17.08.2009Виды и происхождение твердых топлив. Строение, свойства и классификация каменных углей. Общая схема коксохимического производства. Улавливание и разделение летучих продуктов коксования. Основные проблемы гидрирования (гидрогенизации) твердого топлива.
реферат [2,3 M], добавлен 19.11.2009Химическая, технологическая и аппаратурная схема производства раствора натрия хлорида 0,9% для инъекций. Характеристика сырья и описание технологического процесса, обезвреживание отходов. Контроль производства и управление технологическим процессом.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 18.11.2010Понятие о металлических сплавах. Виды двойных сплавов. Продукты, образующиеся при взаимодействии компонентов сплава в условиях термодинамического равновесия. Диаграммы состояния двойных сплавов, характер изменения свойств в зависимости от их состава.
контрольная работа [378,1 K], добавлен 08.12.2013Характеристика системы сертификации Росии. История и особенности происхождения твердого мыла. Сущность порядка проведения декларирования соответствия и проведение подтверждения соответствия мыла туалетного твердого требованиям нормативных документов.
курсовая работа [108,2 K], добавлен 25.10.2012Обработка поверхности сплавов при помощи сильноточных электронных пучков (СЭП) с целью формирования многослойной многофазной мелкодисперсной структуры. Влияние плотности энергии и длительности импульса СЭП на внутреннюю структуру твердого сплава.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 27.07.2015Физическая природа, механизмы релаксации напряжений в металлах и сплавах. Методы изучения релаксации напряжений. Влияние различных факторов на процесс релаксации напряжений и ее критерии. Влияние термомеханической обработки на стойкость сталей и сплавов.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 03.05.2009Проект вакуум-установки для выпаривания раствора NaNO3. Тепловой расчет выпарного аппарата с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипением в трубах. Выбор подогревателя исходного раствора, холодильника, барометрического конденсатора.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 25.12.2013Структура сталей и белых чугунов. Выбор температуры в двухфазной области и определение содержания углерода в фазах. Структурные составляющие, встречающиеся в сплавах. Кривая охлаждения сплава. Принципы выбора температур для полного и неполного отжига.
контрольная работа [552,8 K], добавлен 25.11.2012Исследование областей применения выпарных аппаратов. Выбор конструкционного материала установки. Определение температуры кипения раствора по корпусам, гидравлической депрессии и потерь напора. Расчет процесса выпаривания раствора дрожжевой суспензии.
курсовая работа [545,8 K], добавлен 14.11.2016Изучение свойств алюминиевого деформируемого сплава, где основным легирующим элементом является марганец. Влияние легирующих элементов на свойства и структуру сплава и основных примесей. Условия эксплуатации и области применения алюминиевых сплавов.
реферат [128,9 K], добавлен 23.12.2014- Проектирование однокорпусной вакуум-выпарной установки для выпаривания 5-процентного раствора Na2CO3
Характеристика механизма выпаривания – процесса концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Проектирование выпарной установки, работающей под вакуумом. Расчет подогревателя раствора.
курсовая работа [347,5 K], добавлен 20.08.2011 Проведение промышленных испытаний на стабильность и суточный отстой бурового раствора. Классификация, назначение и основные требования к тампонажным материалам. Определение подвижности, плотности, сроков схватывания и консистенции цементного раствора.
контрольная работа [394,1 K], добавлен 11.12.2010Соответствие математических моделей твердого тела свойствам реальных машиностроительных материалов. Вывод условия равновесия для осесимметричного напряженного состояния. Распределение напряжений в зоне контакта при осадке полосы неограниченной длины.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 13.01.2016
