什么是调幅分解,调幅(spinodal)分解现象的发现首先来自对铜合金的研究

什么是调幅分解,调幅(spinodal)分解现象的发现首先来自对铜合金的研究。Bradley在20世纪40年代初,将Cu-Ni-Fe合金淬火后在某温度下退火,在X射线衍射分析中发现了卫星线,Daniel和Lipson随后指出,卫星线的现象可用晶体中沿某方向成分呈周期性分布来解释,并推算出周期性调幅组织的周期约l0mm (l0,OA)左右。60年代初,Hillert首先解释了上坡扩散现象,接着Cahn提出了Spinodal分解的原始理论。

调幅分解会产生所谓的粕调幅组织。在调幅分解过程中,固溶体中产生一个高于平均浓度的溶质原子偏聚区,在偏聚区周围将出现溶质贫乏区。贫乏区又造成了它外沿部分的浓度起伏,这又是再次构成原子偏聚的条件。如此的连锁反应将使浓度起伏现象迅速遍及整个固溶体晶格。这种浓度起伏具有周期性。恰似弹性渡的传递称为成分波。成分波具有正弦波性质。溶质进一步偏聚,成分波的振幅加大,由于浓度差增大导致的弹性应变能增加,最后将使共格性消失而出现明显的相界面。

Spinodal分解时成分渡的形成及振幅增大依靠溶质原子的上坡扩散。Spinodal分解过程中在出现明显相界面之前,溶质浓度高的偏聚区将始终维持规律性分布,这就是调幅组织的特征。调幅周期即为成分渡波长,它与成分、温度有关t当存在调幅组织时,在X射线衍射图上会出现“卫星线”和“卫星斑”。调幅组织也有一,定的方向性,在像铜合金这样的立方系中。成分波传播矢量沿立方轴方向。这种分解的开始必须形成具有一定浓度的晶核,而晶核长大依靠周围基体中溶质原子的正常扩散来进行寺晶核形成不仅需要浓度起伏。更需要能最起伏条件因而一般不出现溶质偏聚周期性分布的特征。

许多二元系或三元系中在发生Spinodal分解的同时,还观察到了有序现象。调幅分解是异类原子趋向于相互分离,而有序足异类原子相互吸引因此两种现象同时共存似乎存在着矛盾,但若考虑Spinodal分解为一种长程作用了调整幅周期达数十埃至数百埃,而有序是一种近邻作用,那么两种现象共存就可以解释。这种现象称为Spinodal有序,在Cu-Ti, Cu-Ni-Sn合金中均观察到了这种Spinodal分解和连续有序现象。

Spinodal分解生成调幅组织,可以有效地提高合金的强度性能。目前,在工业中有所应用,如Cu-30Ni-2.8Cr合金,在900~1000℃保温,然后在760 --45℃区间慢冷,可以得到调幅组织,获得最高力学性能。其他可进行Spinodal分解热处理的铜合金还有Cu—Ni-Sn、Cu- Ni-Sn-Nb、Cu-Ni-Si等。

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