6061和SiC p /6061合金时效析出动力学
发布时间：2021-04-16 15:42
采用差示扫描量热法（DSC）对SiCp/6061复合材料和6061合金时效析出动力学进行研究,并结合Avrami-Johnson-Mehl方法分析SiCp的加入对6061铝合金时效析出动力学的影响,计算出连续升温过程中各亚稳相的析出动力学参数。结果表明:SiCp抑制6061铝合金GP区的形成,促进β″相、β′相和Q′相、β相和Q相的析出。计算各相析出动力学表达式及TTT曲线,利用硬度测试实验对计算结果进行对比验证。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
SiCp/6061复合材料及6061铝合金的DSC曲线
dddd()()()ddddYYTYtTtT(6)式中：Ф为DSC升温速率，本实验过程Ф=10K/min。由式(2)、(3)、(6)可得：0d1ln[()]ln()()d()YQkTfYRT(7)由式(7)可知，dln[()]d()YTfY与T1之间满足线性关系，做出dln[()]d()YTfY与T1之间的关系图，根据直线斜率QR即可求得析出相对应的激活能。2.2计算结果与讨论由图1可见，SiCp/6061和6061合金的DSC曲线上c、d、e3个峰之间相互重叠，为了分析各相析出动力学参数，对重叠峰进行分峰处理，结果如图2所示。图2DSC曲线重叠峰分峰结果Fig.2PartoriginalpeaksandseparatedpeaksofDSCcurves:(a)SiCp/6061composites;(b)6061alloys图3所示为SiCp/6061及6061合金的DSC曲线上截取的c峰及其激活能的计算过程图。根据合金相变机制[23]，对于原子团簇或GP区n值取1，其他亚稳相n取1.5，此过程中n=1.5。对图3(d)中结果进行一元线性回归处理，其相关系数均在0.92以上，说明拟合具有较高的可信度。由图3(d)中的直线斜率和截距，结合式(7)，分别求出SiCp/6061和6061合金β″相的析出激活能和动力学参数k0。与图3所示求解β″相析出动力学参数过程类似，分别求出SiCp/6061和6061合金GP区、β′相和Q′相、β相和Q相的析出激活能和动力学参数k0，相关结果总结于表2中(tpeak是峰值温度；Q是激活能；k0是析出动力学参数)。由表2可知，SiCp/6061复合材料GP区析出激活能大于6061合金GP区析出激活能，说明SiCp的加入抑制了6061GP区的形成，与图1的DSC分析结果一
第27卷第10期朱刚，等：6061和SiCp/6061合金时效析出动力学1999图3β″相析出激活能计算过程图Fig.3Determinationofactivationenergyforβ″phaseformation:(a)β″phaseformationpeaks;(b)YTcurves;(c)dY/dTTcurves;(d)dln[()]d()YTfY1/T表2SiCp/6061复合材料和6061合金析出相的动力学参数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。造成这种现象的原因可用“陷阱”理论进行解释[7]。SiCp在6061合金内部引入了大量增强体/基体合金相界面；SiCp对基体合金具有较强的细化作用，使得SiCp/6061晶界较6061成倍增加；增强颗粒与基体合金的热膨胀系数相差较大，在固溶淬火过程中，为了协调变形，在复合材料界面处基体一侧产生高密度的位错，这种高密度的位错、晶界、相界面易吸附淬火过程中基体内部形成的空位，称之为“陷阱”，使得淬火空位浓度降低，趋于达到平衡浓度。时效是原子扩散控制的过程，GP的形成温度相对较低，被认为是通过过剩空位扩散而完成，SiCp/6061中的空位因“陷阱”的吸收而贫乏。SiCp/6061复合材料β″相、β′相、Q′相、β相、Q相的析出激活能分别低于6061合金对应亚稳相的析
本文编号：3141710
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
SiCp/6061复合材料及6061铝合金的DSC曲线
dddd()()()ddddYYTYtTtT(6)式中：Ф为DSC升温速率，本实验过程Ф=10K/min。由式(2)、(3)、(6)可得：0d1ln[()]ln()()d()YQkTfYRT(7)由式(7)可知，dln[()]d()YTfY与T1之间满足线性关系，做出dln[()]d()YTfY与T1之间的关系图，根据直线斜率QR即可求得析出相对应的激活能。2.2计算结果与讨论由图1可见，SiCp/6061和6061合金的DSC曲线上c、d、e3个峰之间相互重叠，为了分析各相析出动力学参数，对重叠峰进行分峰处理，结果如图2所示。图2DSC曲线重叠峰分峰结果Fig.2PartoriginalpeaksandseparatedpeaksofDSCcurves:(a)SiCp/6061composites;(b)6061alloys图3所示为SiCp/6061及6061合金的DSC曲线上截取的c峰及其激活能的计算过程图。根据合金相变机制[23]，对于原子团簇或GP区n值取1，其他亚稳相n取1.5，此过程中n=1.5。对图3(d)中结果进行一元线性回归处理，其相关系数均在0.92以上，说明拟合具有较高的可信度。由图3(d)中的直线斜率和截距，结合式(7)，分别求出SiCp/6061和6061合金β″相的析出激活能和动力学参数k0。与图3所示求解β″相析出动力学参数过程类似，分别求出SiCp/6061和6061合金GP区、β′相和Q′相、β相和Q相的析出激活能和动力学参数k0，相关结果总结于表2中(tpeak是峰值温度；Q是激活能；k0是析出动力学参数)。由表2可知，SiCp/6061复合材料GP区析出激活能大于6061合金GP区析出激活能，说明SiCp的加入抑制了6061GP区的形成，与图1的DSC分析结果一
第27卷第10期朱刚，等：6061和SiCp/6061合金时效析出动力学1999图3β″相析出激活能计算过程图Fig.3Determinationofactivationenergyforβ″phaseformation:(a)β″phaseformationpeaks;(b)YTcurves;(c)dY/dTTcurves;(d)dln[()]d()YTfY1/T表2SiCp/6061复合材料和6061合金析出相的动力学参数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。造成这种现象的原因可用“陷阱”理论进行解释[7]。SiCp在6061合金内部引入了大量增强体/基体合金相界面；SiCp对基体合金具有较强的细化作用，使得SiCp/6061晶界较6061成倍增加；增强颗粒与基体合金的热膨胀系数相差较大，在固溶淬火过程中，为了协调变形，在复合材料界面处基体一侧产生高密度的位错，这种高密度的位错、晶界、相界面易吸附淬火过程中基体内部形成的空位，称之为“陷阱”，使得淬火空位浓度降低，趋于达到平衡浓度。时效是原子扩散控制的过程，GP的形成温度相对较低，被认为是通过过剩空位扩散而完成，SiCp/6061中的空位因“陷阱”的吸收而贫乏。SiCp/6061复合材料β″相、β′相、Q′相、β相、Q相的析出激活能分别低于6061合金对应亚稳相的析
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