6061和SiC p /6061合金時效析出動力學(xué)
發(fā)布時間：2021-04-16 15:42
采用差示掃描量熱法（DSC）對SiCp/6061復(fù)合材料和6061合金時效析出動力學(xué)進(jìn)行研究,并結(jié)合Avrami-Johnson-Mehl方法分析SiCp的加入對6061鋁合金時效析出動力學(xué)的影響,計算出連續(xù)升溫過程中各亞穩(wěn)相的析出動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:SiCp抑制6061鋁合金GP區(qū)的形成,促進(jìn)β″相、β′相和Q′相、β相和Q相的析出。計算各相析出動力學(xué)表達(dá)式及TTT曲線,利用硬度測試實驗對計算結(jié)果進(jìn)行對比驗證。
【文章來源】：中國有色金屬學(xué)報. 2017,27(10)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
SiCp/6061復(fù)合材料及6061鋁合金的DSC曲線
dddd()()()ddddYYTYtTtT(6)式中：Ф為DSC升溫速率，本實驗過程Ф=10K/min。由式(2)、(3)、(6)可得：0d1ln[()]ln()()d()YQkTfYRT(7)由式(7)可知，dln[()]d()YTfY與T1之間滿足線性關(guān)系，做出dln[()]d()YTfY與T1之間的關(guān)系圖，根據(jù)直線斜率QR即可求得析出相對應(yīng)的激活能。2.2計算結(jié)果與討論由圖1可見，SiCp/6061和6061合金的DSC曲線上c、d、e3個峰之間相互重疊，為了分析各相析出動力學(xué)參數(shù)，對重疊峰進(jìn)行分峰處理，結(jié)果如圖2所示。圖2DSC曲線重疊峰分峰結(jié)果Fig.2PartoriginalpeaksandseparatedpeaksofDSCcurves:(a)SiCp/6061composites;(b)6061alloys圖3所示為SiCp/6061及6061合金的DSC曲線上截取的c峰及其激活能的計算過程圖。根據(jù)合金相變機制[23]，對于原子團簇或GP區(qū)n值取1，其他亞穩(wěn)相n取1.5，此過程中n=1.5。對圖3(d)中結(jié)果進(jìn)行一元線性回歸處理，其相關(guān)系數(shù)均在0.92以上，說明擬合具有較高的可信度。由圖3(d)中的直線斜率和截距，結(jié)合式(7)，分別求出SiCp/6061和6061合金β″相的析出激活能和動力學(xué)參數(shù)k0。與圖3所示求解β″相析出動力學(xué)參數(shù)過程類似，分別求出SiCp/6061和6061合金GP區(qū)、β′相和Q′相、β相和Q相的析出激活能和動力學(xué)參數(shù)k0，相關(guān)結(jié)果總結(jié)于表2中(tpeak是峰值溫度；Q是激活能；k0是析出動力學(xué)參數(shù))。由表2可知，SiCp/6061復(fù)合材料GP區(qū)析出激活能大于6061合金GP區(qū)析出激活能，說明SiCp的加入抑制了6061GP區(qū)的形成，與圖1的DSC分析結(jié)果一
第27卷第10期朱剛，等：6061和SiCp/6061合金時效析出動力學(xué)1999圖3β″相析出激活能計算過程圖Fig.3Determinationofactivationenergyforβ″phaseformation:(a)β″phaseformationpeaks;(b)YTcurves;(c)dY/dTTcurves;(d)dln[()]d()YTfY1/T表2SiCp/6061復(fù)合材料和6061合金析出相的動力學(xué)參數(shù)Table2KineticparametersforSiCp/6061compositesand6061alloyPeaktpeak/℃Q/(kJ·mol1)k0/min6061SiCp/60616061SiCp/60616061SiCp/6061a122.367140.43548.454.26.15×1052.30×106c262.067255.635122.0110.34.67×10113.27×1010d295.567293.435130.9103.35.43×10111.31×109e329.167335.235184.2149.78.60×10153.70×1012致。造成這種現(xiàn)象的原因可用“陷阱”理論進(jìn)行解釋[7]。SiCp在6061合金內(nèi)部引入了大量增強體/基體合金相界面；SiCp對基體合金具有較強的細(xì)化作用，使得SiCp/6061晶界較6061成倍增加；增強顆粒與基體合金的熱膨脹系數(shù)相差較大，在固溶淬火過程中，為了協(xié)調(diào)變形，在復(fù)合材料界面處基體一側(cè)產(chǎn)生高密度的位錯，這種高密度的位錯、晶界、相界面易吸附淬火過程中基體內(nèi)部形成的空位，稱之為“陷阱”，使得淬火空位濃度降低，趨于達(dá)到平衡濃度。時效是原子擴散控制的過程，GP的形成溫度相對較低，被認(rèn)為是通過過�？瘴粩U散而完成，SiCp/6061中的空位因“陷阱”的吸收而貧乏。SiCp/6061復(fù)合材料β″相、β′相、Q′相、β相、Q相的析出激活能分別低于6061合金對應(yīng)亞穩(wěn)相的析
本文編號：3141710
【文章來源】：中國有色金屬學(xué)報. 2017,27(10)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
SiCp/6061復(fù)合材料及6061鋁合金的DSC曲線
dddd()()()ddddYYTYtTtT(6)式中：Ф為DSC升溫速率，本實驗過程Ф=10K/min。由式(2)、(3)、(6)可得：0d1ln[()]ln()()d()YQkTfYRT(7)由式(7)可知，dln[()]d()YTfY與T1之間滿足線性關(guān)系，做出dln[()]d()YTfY與T1之間的關(guān)系圖，根據(jù)直線斜率QR即可求得析出相對應(yīng)的激活能。2.2計算結(jié)果與討論由圖1可見，SiCp/6061和6061合金的DSC曲線上c、d、e3個峰之間相互重疊，為了分析各相析出動力學(xué)參數(shù)，對重疊峰進(jìn)行分峰處理，結(jié)果如圖2所示。圖2DSC曲線重疊峰分峰結(jié)果Fig.2PartoriginalpeaksandseparatedpeaksofDSCcurves:(a)SiCp/6061composites;(b)6061alloys圖3所示為SiCp/6061及6061合金的DSC曲線上截取的c峰及其激活能的計算過程圖。根據(jù)合金相變機制[23]，對于原子團簇或GP區(qū)n值取1，其他亞穩(wěn)相n取1.5，此過程中n=1.5。對圖3(d)中結(jié)果進(jìn)行一元線性回歸處理，其相關(guān)系數(shù)均在0.92以上，說明擬合具有較高的可信度。由圖3(d)中的直線斜率和截距，結(jié)合式(7)，分別求出SiCp/6061和6061合金β″相的析出激活能和動力學(xué)參數(shù)k0。與圖3所示求解β″相析出動力學(xué)參數(shù)過程類似，分別求出SiCp/6061和6061合金GP區(qū)、β′相和Q′相、β相和Q相的析出激活能和動力學(xué)參數(shù)k0，相關(guān)結(jié)果總結(jié)于表2中(tpeak是峰值溫度；Q是激活能；k0是析出動力學(xué)參數(shù))。由表2可知，SiCp/6061復(fù)合材料GP區(qū)析出激活能大于6061合金GP區(qū)析出激活能，說明SiCp的加入抑制了6061GP區(qū)的形成，與圖1的DSC分析結(jié)果一
第27卷第10期朱剛，等：6061和SiCp/6061合金時效析出動力學(xué)1999圖3β″相析出激活能計算過程圖Fig.3Determinationofactivationenergyforβ″phaseformation:(a)β″phaseformationpeaks;(b)YTcurves;(c)dY/dTTcurves;(d)dln[()]d()YTfY1/T表2SiCp/6061復(fù)合材料和6061合金析出相的動力學(xué)參數(shù)Table2KineticparametersforSiCp/6061compositesand6061alloyPeaktpeak/℃Q/(kJ·mol1)k0/min6061SiCp/60616061SiCp/60616061SiCp/6061a122.367140.43548.454.26.15×1052.30×106c262.067255.635122.0110.34.67×10113.27×1010d295.567293.435130.9103.35.43×10111.31×109e329.167335.235184.2149.78.60×10153.70×1012致。造成這種現(xiàn)象的原因可用“陷阱”理論進(jìn)行解釋[7]。SiCp在6061合金內(nèi)部引入了大量增強體/基體合金相界面；SiCp對基體合金具有較強的細(xì)化作用，使得SiCp/6061晶界較6061成倍增加；增強顆粒與基體合金的熱膨脹系數(shù)相差較大，在固溶淬火過程中，為了協(xié)調(diào)變形，在復(fù)合材料界面處基體一側(cè)產(chǎn)生高密度的位錯，這種高密度的位錯、晶界、相界面易吸附淬火過程中基體內(nèi)部形成的空位，稱之為“陷阱”，使得淬火空位濃度降低，趨于達(dá)到平衡濃度。時效是原子擴散控制的過程，GP的形成溫度相對較低，被認(rèn)為是通過過�？瘴粩U散而完成，SiCp/6061中的空位因“陷阱”的吸收而貧乏。SiCp/6061復(fù)合材料β″相、β′相、Q′相、β相、Q相的析出激活能分別低于6061合金對應(yīng)亞穩(wěn)相的析
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