鋁合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變的模擬分析.pdf

1、本文采用Monte Carlo方法建立計(jì)算機(jī)模擬模型，利用MATLAB語(yǔ)言編制了模擬鋁合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布的源程序。利用該模擬程序，只需輸入合金成分和時(shí)效溫度，即可得到時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變模擬圖，并且可以統(tǒng)計(jì)出溶質(zhì)原子團(tuán)簇個(gè)數(shù)及其平均尺寸隨Monte Carlo步數(shù)的變化。利用編制的模擬程序，模擬研究了Al-Mg-Si合金和Al-Zn-Mg合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布的演變及合金元素和時(shí)效溫度對(duì)其時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變的影響。根據(jù)

2、模擬分析結(jié)果，探討了鋁合金某些人工時(shí)效析出硬化行為的微觀機(jī)制。
　　 對(duì)Al-Mg-Si合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變進(jìn)行模擬研究的結(jié)果顯示：25℃和65℃低溫時(shí)效初期，溶質(zhì)原子容易發(fā)生偏聚形成尺寸較大的Mg-Si團(tuán)簇和Si-Si團(tuán)簇、尺寸較小的Mg-Mg團(tuán)簇，Mg-Si團(tuán)簇和Si-Si團(tuán)簇容易在空位處偏聚形成，團(tuán)簇尺寸及分布不均勻；140℃和170℃時(shí)效初期，形成的大尺寸溶質(zhì)原子團(tuán)簇較少，團(tuán)簇尺寸偏差?。?00℃時(shí)效初期，溶質(zhì)原

3、子不容易發(fā)生偏聚，由2-3個(gè)原子組成的原子團(tuán)簇均勻地分布于鋁基體內(nèi)；Al-Mg-Si合金時(shí)效初期形成的溶質(zhì)原子團(tuán)簇尺寸及組成與Mg∶Si比具有相關(guān)性，隨著Mg∶Si質(zhì)量比減小，時(shí)效初期形成的Mg-Si團(tuán)簇尺寸減小，Mg-Si團(tuán)簇中Si原子的比例增大，且形成的Si-Si團(tuán)簇?cái)?shù)量增多，尺寸增大。根據(jù)模擬分析結(jié)果，探討了Al-Mg-Si合金淬火后的自然時(shí)效、合金組成和二次時(shí)效工藝對(duì)其人工時(shí)效硬化效果的影響。
　　 合金元素對(duì)Al-Mg

4、-Si合金人工時(shí)效硬化的影響與時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變密切相關(guān)。在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加0.4at％Cu，時(shí)效初期形成的原子團(tuán)簇有：尺寸較大的Mg-Si團(tuán)簇和Si-Si團(tuán)簇，尺寸較小的Mg-Mg團(tuán)簇、Cu-Mg-Si團(tuán)簇、Cu-Mg團(tuán)簇和Cu-Si團(tuán)簇，與不含Cu的Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金相比，原子團(tuán)簇?cái)?shù)量增多，團(tuán)簇尺寸及分布趨于均勻；在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加1at％

5、Cu，時(shí)效初期還出現(xiàn)了尺寸較大Cu-Mg團(tuán)簇；在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加0.4at％Sn，時(shí)效初期形成了Mg-Si團(tuán)簇、Si-Si團(tuán)簇、Mg-Sn團(tuán)簇、Sn-Sn團(tuán)簇和少量小尺寸的Mg-Mg團(tuán)簇，團(tuán)簇平均尺寸減小，分布趨于均勻；少量Ag添加到Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中，對(duì)時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變的影響不明顯。利用模擬結(jié)果，分析了元素Cu和Sn的添加對(duì)Al-Mg-Si合金人工時(shí)效析出硬化行為影響的

6、微觀機(jī)制。
　　 對(duì)Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變進(jìn)行模擬研究的結(jié)果顯示：Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金時(shí)效初期形成了大量的Zn-Mg團(tuán)簇；微量元素Sc添加到Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金抑制了時(shí)效初期Zn-Mg團(tuán)簇的強(qiáng)烈偏聚，使Zn-Mg團(tuán)簇分布均勻細(xì)小，形成大量的Sc-空位團(tuán)簇；微量元素Zr對(duì)Al-Zn-Mg合金時(shí)效初期溶質(zhì)原子分布演變影響較??；元素Sc和Zr復(fù)合添