70. Указать структурные различия между искусственным и естественным старением.

Низкотемпературное старение называют естественным, а высокотемпературное— искусственным. Резкую температурную границу между ними провести не представляется возможным: она лежит в районе 100—150 °С и зависит от продолжительно­сти выдержки при старении. На ранней стадии естественного старения, в частности при комнатной температуре образуются плоские скопления атомов меди (зоны гинье-престона), параллельные плоскостям {100} решетки α-твердого раствора. Эти зоны имеют толщину в несколько (2-3) атомных диаметров и линейную протяженность порядка 10-20 резмеров атомов. Они когерентны с решеткой твердого раствора и вызывают в ней искажения, а тем самым упрочняют сплав. Это зоны Гиньс-Престона и обознаются ГП-1. При повышении темп-ры или увеличении времени старения образуются зоны, обо­значаемые ГП-2(частицы фазы θ^” ) c хим составом, соот-им Al₂Cu. Хар-но упорядоченное расположение ат меди и Al(часть плоскостей занята только ат меди , а часть –только ат алюм). Они лежат в параллельных плоскостях куба каждого кристалла и находятся приблизительно на равных расстояниях. Зоны ГП-2 крупнее Г.П.1, и в большей мере обогащены атомами меди, т. е. ближе но составу к фазе θ(СиА12), которая должна выделиться из пересыщенного раствора в соответствии с фазовым равновесием.( ГП1 по любым пл-ям грани куба,а ГП2 по параллельно ориентир граням куба). Старение при к-ом образуются зоны ГП и θ^” –фаза, наз. Также зонной стадией старения.

При искусственном старении структура сплава системы А1- Си также изменяется в две стадии. Сначала образуется новая фаза θ' с промежуточной решеткой тетрагонального строения, подобной решетке плавикового шпата; состав θ'-фазы такой же, как равновесной θ-фазы (CuAl2). θ' максимально упрочняет дюралюминия. На следующей стадии выделяется уже стабильная фаза θ (СuА12), имеющая более сложную пространственную решетку (также тетрагональную). Фаза θ' находится в большем структурном и размерном соответствии с решеткой твердого раствора, чем δ-фаза. Поэтому она появляется в первую очередь в виде плоских включений, причем упругая энергия системы и поверхностная энергия на границе м/у θ'-фазой и α-фазой не сильно возрастают. Таким образом, структура сплавов системы А1-Сu при старении изменяется в такой последовательности:

α+зоны Г.ПI→α + зоны Г.П.II.

α+ θ'→α +θ

71. Перечислить стадии старения сплавов Al-Cu.

Старение сплавов Al-Cu обусловлено различными структурными изменениями при низких и повышенных температурах. Низкотемпературное старение называют естественным, а высокотемпературное – искусственным. Температурная граница лежит в районе 100-150°С и зависит от продолжительности выдержки при старении.

1 этап: выделение зон Генье – Престона І 2 этап: Зоны Генье – Престона ІІ 3 этап: - Ө’ фаза 4 этап: Ө фаза.

α+зоны Г.ПI→α + зоны Г.П.II.

α+ θ'→α +θ

72. Кристаллические параметры и составы выделений на всех стадиях старения сплавов Al-Cu.

После закалки следует старение, когда сплав выдерживают при комнатной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10-24 ч при повышенной температуре (искусственное старение). При естественном (при 20°С) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100-150°С) не наблюдается распада твёрдого раствора с выделением избыточной фазы; при этих температурах атомы меди перемещаются только внутри кристаллической решётки α-твёрдого раствора на весьма малые расстояния и собираются по плоскостям (100) в пластинчатые образования или диски зоны ГП-1 (1-10 протяжённость, 0,5-1 нм толщина). Концентрация в них меди меньше, чем в CuAl2 (54%). Длительная выдержка при 100°С или несколько часов при 150°С приводит к образованию зон Гинье-Престона большей величины (толщина 1-4 и диаметр 20-30 нм), с упорядоченной структурой,отличной от α-твёрдого раствора. Концентрация соответствует CuAl2, их принято называть ГП-2 или θ". Выдержка в течении нескольких часов при высоких температурах (150-200 °С) приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной θ'-фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной θ-фазы (CuAl2), но имеющей отличную кристаллическую решётку. θ'-фаза частично когерентно связана с твёрдым раствором. Повышение температуры до 200-250°С приводит к коагуляции метастабильной фазы, имеющей с матрицей некогерентные границы. Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП-1. При искусственном старении последовательность структурных изменений в сплавах Al-Cu можно представить в виде следующей схемы: ГП-1 ГП-2(θ") θ' θ (CuAl2). Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (обр. ГП-1 и ГП-2), фазового (обр. θ'иθ) и коагуляционного старения, когда происходит укрупнение упрочняющих фаз.