物理冶金的題目10點~救救我~材料工程

Question

Describe the precipitation reaction, in terms of (a) structure evolution and (b) hardness change, occurringin a supersaturated Al-4% Cu alloy


幫幫我

是解答~~不是翻譯喔~抱歉~補充一下

Answer 1

析出反應：母相為固相，經冷卻或時效處理析出第二相固相，所稱之反應。
第二相顆粒為接近CuAl2之非計量型化合物。

(a)析出反應之第二相若為硬顆粒，可阻止結構中之差排滑移，使材料難以塑性變形，造成硬化，第二相顆粒在母相析出後，依據第二相原子與母相原子彼此之晶格參數不同，在微結構中產生三種不同結果：
一、coherent interface：晶格參數差距極微，母相原子與第二相原子彼此完全一對一，晶格扭曲小。
二、semicoherent interface：晶格參數差距小於25%，母相與第二相原子彼此部分一對一鍵結，晶格扭曲大，未鍵結的部分形成差排。
三 ：晶格參數差距大於25%，母像與第二相原子完全錯開未鍵結，形成晶界之面缺陷。

將材料Al-4wt% Cu合金由高溫冷卻，依據冷卻速率差異，微結構將造成不同之結果：

(一)緩慢冷卻：冷卻產生之第二相將析出後，擴散至晶界之面缺陷，使第母相中缺少第二相顆粒，無法阻止差排滑移，無造成強化，且擴散至晶界後，形成晶界薄膜，材料受力將產生沿晶破裂，強度下降。

(二)淬火：冷卻產生之第二相顆粒由於快速冷卻，過冷度驅動力大，使第二相尺寸小，數量多，成核後，由於快速冷卻至低溫，使第二相顆粒無足夠溫度克服擴散活化能障，使第二相顆粒均勻保留在母相中，阻止差排滑移，產生強化，且淬火後母相中產生大量不平衡空位，造成晶格扭曲，也會造成點缺陷強化。

母相冷卻至低溫(例：80度C)後，加熱到100～200度C之任一溫度，持溫數小時，將依序產生GPzone、θ''、θ' 等介穩相，是由時效處理所產生之第二相顆粒，阻止差排滑移，產生強化。持溫時，隨著時間增加，依序析出之介穩相及結構變化如下：

一、首先析出GPzone，為碟狀(disc－like)，二相介面為 coherent interface，GPzone可利用過量不平衡空位及spinodal decomposition形成，對母相之強化為coherent strain hardening。

二、GPzone就地成核形成θ''，為板狀(plane－like)，母相與第二相x、y之平面為coherent interface，z平面為semicoherent interface，θ''為ordered lattice。強化機制有coherent strain hardening和chemical hardening。

三、繼續持溫後，產生θ' ，為正方晶系，為大板狀，利用母相之差排異質成核，沿<110>析出，母相與第二相x、y之平面為semicoherent interface，z平面為 incoherent interface ，強化機制大部分為coherent strain hardening，少部份為dispersion hardening。

四、持溫時間過長，過時效(overage)，最終產生θ，為相圖上之穩定相，全為 incoherent interface ，乃是利用母相之晶界異質成核，強化全來自dispersion hardening，為不規則之析出顆粒。