【摘要】：通過分級淬火的方法,結(jié)合所測LD7鋁合金淬火態(tài)電導率和時效態(tài)硬度擬合出合金的時間-溫度-轉(zhuǎn)化率(TTT)曲線和時間-溫度-性能(TTP)曲線。利用透射電鏡(TEM)和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程研究了鋁合金等溫淬火過程中的組織變化和相變動力學規(guī)律。結(jié)果表明:LD7鋁合金TTT和TTP曲線的鼻尖溫度均為350℃,孕育期約為2s,淬火敏感區(qū)間為290~410℃;等溫保溫過程中過飽和固溶體析出第二相粒子,鼻尖溫度附近析出速率最快;隨保溫時間的延長,第二相富集長大且粗化,無沉淀析出區(qū)域變寬,晶界第二相連續(xù)化,導致合金強化效果下降;根據(jù)相變動力學方程擬合出的S曲線,解釋了合金在350℃附近淬火敏感性最大以及淬火敏感區(qū)間合金第二相主要以針狀形態(tài)析出的規(guī)律。
【圖文】：

ｓｉｔｉｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｌｌｏｙ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ，％）ＣｕＭｇＦｅＮｉＳｉＺｎＭｎＴｉ其他Ａｌ１．９～２．５１．４～１．８０．９～１．５０．９～１．５０．３５０．３０．２０．０２～０．１０．１０余量透射電鏡分析在ＴｉｔａｎＧ２６０－３００型透射電鏡上進行，加速電壓為２００ｋＶ，電鏡薄膜試樣采用電解雙噴減薄，電解液為３０％硝酸和７０％甲醇混合液，溫度控制在－２０～－３５℃之間。２結(jié)果與討論２．１電導率及硬度變化曲線圖１為２６０～４７０℃等溫溫度下合金的電導率隨保溫時間變化的曲線。由圖１中可見，合金電導率隨保溫時間延長總體呈上升趨勢；保溫前６０ｓ，電導率變化平穩(wěn)，而相關(guān)文獻顯示，６ＸＸＸ系和７ＸＸＸ系鋁合金的電導率在保溫前期上升較快，說明本實驗的ＬＤ７鋁合金淬火敏感性總體偏低；從６０ｓ開始，合金電導率快速上升；保溫１２００ｓ以后，電導率呈現(xiàn)平穩(wěn)的趨勢。這是因為在保溫過程中析出相逐漸增加，合金的過飽和度下降，導致合金電導率上升；而在保溫后期，合金析出相數(shù)目逐漸達到最大值，故電導率變化也趨于平穩(wěn)。電圖１不同等溫保溫時間對合金淬火態(tài)電導率的影響Ｆｉｇ．１Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｗａｔｅｒ－ｑｕｅｎｃｈｅｄａｌｌｏｙ導率變化快慢與溫度有關(guān)，２９０～４１０℃時合金電導率變化較快；其中３５０℃左右時電導率變化最快。圖２為不同等溫保溫時間下合金時效態(tài)硬度隨保溫時間變化的曲線，隨保溫時間延長，合金硬度總體呈現(xiàn)下降趨勢。保溫前６０ｓ，合金硬度

對應的第二相析出分數(shù)，通過插值法可計算出不同等溫溫度下析出分數(shù)分別為１０％、２０％、３０％、４０％、５０％時所對應的時間，在等溫溫度－保溫時間坐標系上連接這些數(shù)值即可得到ＴＴＴ曲線，如圖３所示。如圖３所示，軋制態(tài)ＬＤ７鋁合金的ＴＴＴ曲線呈“Ｃ”型，鼻尖溫度為３５０℃左右。中溫區(qū)（２９０～４１０℃），合金轉(zhuǎn)變速率較快，淬火敏感性較高，其中鼻尖溫度合金轉(zhuǎn)變速率最快，淬火敏感性最高，而在高溫區(qū)和低溫區(qū)，合金的轉(zhuǎn)變速率較慢，淬火敏感性較低。圖３ＬＤ７鋁合金的ＴＴＴ曲線Ｆｉｇ．３ＴＴＰｃｕｒｖｅｓｏｆＬＤ７ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ２．３ＴＴＰ曲線根據(jù)圖２中實驗所測硬度數(shù)據(jù)，采用最早由Ｅｖａｎｃｈｏ和Ｓｔａｌｅｙ［１４］提出的ＴＴＰ曲線方程（式（２））進行擬合。Ｃｔ（Ｔ）＝－ｋ１ｋ２ｅｘｐ［ｋ３ｋ４２ＲＴ（ｋ４－Ｔ）２］ｅｘｐ（ｋ５ＲＴ）（２）式中：Ｃｔ（Ｔ）為溫度Ｔ時合金析出一定轉(zhuǎn)變分數(shù)所需的臨界時間（ｓ）；ｋ１為未轉(zhuǎn)變分數(shù)的自然對數(shù)，即ｋ１＝ｌｎ（１－ξ），ξ為轉(zhuǎn)變分數(shù)；ｋ２是與形核數(shù)目的倒數(shù)相關(guān)的常數(shù)；ｋ３是隨形核能增大而減小的常數(shù)（Ｊ·ｍｏｌ－１）；ｋ４是與第二相溶解溫度及空位濃度有關(guān)的常數(shù)（Ｋ）；ｋ５是與激活能有關(guān)的常數(shù)（Ｊ·ｍｏｌ－１）；Ｔ為絕對溫度（Ｋ）；Ｒ為氣體常數(shù)（Ｒ＝８．３１４３Ｊ·ｍｏｌ－１）。取固溶淬火態(tài)合金硬度ＨＶ１４４為峰值硬度，通過插值法計算合金硬度下降

４所示。ＬＤ７鋁合金的ＴＴＰ曲線呈“Ｃ”型，鼻尖溫度為３５０℃左右。取硬度下降０．５％時所對應的時間為合金的孕育期，此期間合金未發(fā)生脫溶析出。固溶體的穩(wěn)定性與合金孕育期長短有關(guān)，鼻溫下合金孕育期最短，約為２ｓ，淬火敏感性最高，與ＴＴＴ曲線結(jié)論一致。固溶體在等溫保溫過程中有第二相析出，而析出速率與溫度有關(guān)；在鼻尖溫度附近，合金溫度較高，相變驅(qū)動力較大，固溶體加速分解，第二相析出加快，從而抑制了后續(xù)時效強化相析出，導致合金硬度快速下降［１５］。圖４ＬＤ７鋁合金的ＴＴＰ曲線Ｆｉｇ．４ＴＴＰｃｕｒｖｅｓｏｆＬＤ７ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ２．４微觀機理通過上述不同等溫處理對合金電導率及硬度影響的分析，實驗中選�。常担啊嫦虏煌貢r間的樣品制備ＴＥＭ試樣，并分析了該溫度下經(jīng)過不同保溫時間后合金的微觀組織變化。圖５為合金固溶直接淬火態(tài)、３５０℃下保溫３００ｓ和１２００ｓ后的ＴＥＭ像。根據(jù)電子衍射圖譜判斷該析出相主要為ＬＤ７鋁合金的強化相———Ｓ相［１６］。未進行等溫處理的試樣，基體內(nèi)析出細小彌散分布的針狀Ｓ相；３５０℃下保溫３００ｓ，基體內(nèi)第二相粒子明顯長大且變粗，無沉淀析出區(qū)域變大；當保溫時間延長至１２００ｓ，第二相粒子進一步長大變粗且相互吞并。圖６為合金固溶直接淬火態(tài)、３５０℃下保溫１０ｓ和６０ｓ后晶界處的ＴＥＭ像。未進行等溫處理的合金，晶界處析出尺寸較小的第二相粒子且彌散分布；而在３５０℃下保溫１０ｓ后，晶界處第二相粒子長大且呈條塊狀；保溫６０ｓ后，第二相粒子進一步連續(xù)化。圖

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