时效处理对合金组织和性能的影响时效处理是什么( 二 ) _时效

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（a）480 ℃×0.25 h ；（b）480 ℃×6 h ；
（c）480 ℃×10 h；（d）510 ℃×10 h
图2 不同时效条件下的合金的TEM组织
2.2 合金的力学性能
图3为不同温度、不同时间时效处理后，合金的室温抗拉强度。可以看出，整体上时效温度一定时，合金的抗拉强度均随着时效时间的增加呈先迅速上升、增加变缓、随后下降的变化趋势。当时效温度为480 ℃时，合金的抗拉强度在0~1h迅速升高，在2~6h时缓慢增加，于时效6h时达到峰值，为758 MPa ，随后开始下降。450 ℃时合金抗拉强度于时效8h时达到峰值776 MPa ， 510 ℃于时效2h时达到峰值750 MPa ，时效温度越高，合金的抗拉强度越早达到峰值。
铍青铜在时效阶段会发生脱溶反应，即从过饱和固溶体中析出第二相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相，形成弥散强化效应，从而强化合金性能。当时效温度为480 ℃时，在铍铜合金时效初期，第二相虽然尚未形成，但在过饱和固溶体中会发生Be原子偏聚，见图2a ，由于Be原子和Cu原子的半径尺寸差异较大，该脱溶物会导致固溶区的晶格发生严重畸变，产生较强的共格与半共格应变场以阻碍位错运动，从而在时效初期就能够大幅增强合金的力学性能，因此可以认为合金在时效初期的强化主要为“G.P.区强化” 。在时效中期，过饱和α固溶体会继续分解，脱溶物增大，畸变范围也会增大，从而进一步强化合金的力学性能。此外时效中期还会形成大量的过渡相，见图2b ，过渡相一般与母相呈共格或半共格关系，且随着时效的进行过渡相的密度逐渐增大也会使合金硬化。而到了时效末期，随着过饱和α固溶体的分解，力学性能逐渐下降；此外，随着时效时间延长，过渡相逐渐转变成稳定的第二相，见图2c ，而稳定相与母相成非共格关系，共格关系被破坏，晶格畸变减弱，因此在一定的时效温度下，时效时间过长反而会降低强化效果。
随着时效温度升高，峰时效出现更早，这是因为时效温度越高，原子的活动能力越强，更容易加速脱溶反应的进程，更快形成脱溶物。此外，合金时效过程中的脱溶属于扩散型相变。这种相变方式易受到相变温度的影响，所以当时效温度较高时，达到峰时效所需时间也会更短。因此，适当提高时效温度，能加快时效过程，缩短时效时间。但过高的时效温度又会减小过饱和度及自由能之差，这又会导致脱溶速度减慢，且促使时效析出相聚集长大，从而使第二相对位错运动的阻碍作用减小，降低强化效果。

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图3 时效过程中合金的强度变化
2.3 合金的塑性
图4为合金的伸长率随时效时间的变化曲线。可以看出，合金的伸长率整体上随着时效时间的增加而降低。当时效温度为480 ℃时，结合图2a~图2c可知，随着时效进行，析出相逐渐脱溶析出，并随着时效时间的延长、长大、粗化，在合金拉伸变形的过程中，析出相附近容易发生位错塞积产生应力集中，析出相与基体间的应变不协调，就会导致析出相脱离基体，并在界面处萌生显微孔洞，析出相越多，显微孔洞形成的也越多，这些孔洞最终长大、聚合、串联形成可见的宏观裂纹，最终导致断裂，从而使得合金的伸长率显著降低。

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图4 时效过程中合金的伸长率变化
图5为不同时效条件下的Cu-Ni-Be合金的拉伸断口形貌。可以看出，合金断口中的韧窝均清晰可见，呈明显的韧性断裂特征，无明显脆断现象。从图5a~图5c可以看到，韧窝的直径和深度随时效温度的升高逐渐减小，在图5a、图5b中可以见到韧窝尺寸差异较大， D区域所指的韧窝直径较宽且深，周围密集着较小的韧窝，还存在大量弯曲的撕裂棱；从图5c可以看出，合金撕裂棱较短，韧窝大小较为均匀，呈圆形，底部平坦，具有明显的等轴韧窝特征。由图5d~图5f可以看到，与刚开始时效0.25 h相比，撕裂棱呈山脊线状，韧窝尺寸更为均匀且显著减小，大尺寸韧窝几乎不见，图5d上还可见到一些明显的第二相质点（P区）。这些与图2a~图2c微观组织及图3抗拉强度的变化有着很好的对应。韧窝的大小、深浅及数量主要取决于材料断裂时夹杂物或第二相粒子的大小、间距、数量。时效初期，第二相尚未形成，此时断口呈现的主要是大尺寸韧窝，随着时效进行，第二相逐渐形成并均匀分布，合金强度提高而塑性下降，韧窝均匀分布且尺寸逐渐减小。

时效处理对合金组织和性能的影响 时效处理是什么( 二 )

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