铝合金的微观组织金相分析ppt课件
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织
未溶相沿轧制方向 呈链状排列
7B50铝合金轧制变形态金相组织图 a）80% b）90% c）95% d）图b局部放大
.
19
部分晶界清晰 未溶相明显减少 出现再结晶晶粒
固溶时效后金相组织图
a）b）80% c）d）90%e）f ）95% .
20
3. 5.2 挤压变形铝合金的微观组织（典型组织）
7A85铝合金挤压态金相组织，挤压比为 a)17 b)30 c)67
7xxx铝合金的微观组织 （金相分析）
汇报人：XXX 指导老师：XXX教授
.
1
目录
一. 金相分析基础
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相组织）
.
2
一. 金相分析基础
金相组织显示原理
台式金相显微镜示意图
试样中各组成相及其边界 具有不同物理化学性质， 利用这些差异转化为磨面 反射光强度和色彩的区别， 然后金相显微镜利用磨面 反射光的差异来成像
所以未再结晶区域由于亚结构被腐
蚀，腐蚀颜色较深；再结晶区域则 为未腐蚀区域。
OM
BSE
BSE分析：
再结晶晶粒 ：内部均匀
未再结晶晶粒：内部不均匀
EBSD
EBSD分析（晶界图）：
再结晶：晶粒内部无小角度晶界
未再结晶: 晶粒内部有小角度晶界
.
18
3. 5.1 轧制变形铝合金的微观组织（典型组织）
等轴晶粒沿轧制方 向被拉长为纤维组
晶界处排列不规则，缺陷杂 质多，晶界处电位低于晶粒 内部，成为微电池阳极，晶 界处溶解较快
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
继续浸蚀，晶粒内也开始溶
解，溶解多发生在密排原子
面上，使密排原子面露出来，
因为磨面上各晶粒取向不同，
各晶粒浸蚀平面与原平面角
度不同，垂直光照射下显示
为明暗不同的晶粒
.
7
2. 1 多相合金的浸蚀
不同放大倍数下的珠光体 a)高倍 b)中倍 c)低倍
多相合金的浸蚀，除了有 单相合金反应特征外，由 于组织中有明显的相组成 物，电位差距较大，发生 相之间的电化学腐蚀，其 中一相被溶去一薄层，而 相界被浸蚀较深呈现凹坑， 结果在相与相界间相与相 间出现凹坑，从而显示出 相或组织
.
8
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析）
.
5
化学浸蚀原理
a)晶界处光线散射 b)纯铁微观组织示意图
它是一个电化学溶解过程。 金属与合金中的晶粒与晶粒 之间，晶粒与晶界之间，各 相之间的物理化学性质不同， 在电解质溶液中具有不同电 位，形成微电池。较低电位 为微电池阳极，溶解较快， 溶解部分呈现凹陷或沉积反 应物
.
6
2. 1 纯金属及单相合金的浸蚀
.
3
1. 光学法
常用的金相显示方法
铝合金铸锭（未腐蚀）
组成相与基体对入射 光的反射能差异大
把金相试样放在反射光中，把 肉眼无法分辨的光学信息转化 为可变衬度的方法。如偏振状 态与位向差异，试样不经过其 他显示方法，只利用显微镜上 的特殊附件来实现的
.
4
2. 化学浸蚀法
化学浸蚀是指将抛光好的试样磨面浸 入化学试剂中或用化学试剂擦拭试样 表面，使之显示出显微组织的一种方 法，也是最常用的方法
微观组织检测
固溶 + 时效
机理研究
.
性能测试
10
3. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析） 3. 1 铸锭的金相分析
7136铝合金铸态金相组织照片
（1）晶界存在较多非平衡结晶相
（2）晶界较粗、弯曲（铸造缺陷多）
（3）存在过饱和固溶体（冷却速度快）
（4）存在成分偏析现象（晶粒内部有枝晶）
.
11
3. 2 铸锭的均匀化处理
（1）经过热加工（轧制、挤压、锻造）后：
晶粒均被不同程度拉长 均有大量未溶相存在 晶界均比较模糊
（2）经过固溶时效后：
出现再结晶晶粒 未溶相含量大幅减小 晶界变清晰
.
25
1. 铝合金分类
铸造铝合金：成分点在D点 之右，存在共晶组织，流 动性好，适合铸造。通过 铸造直接获取工件
变形铝合金：成分点在D点 以左，铸造性能不好，形 成铸锭后要进行塑性加工 为型材，来改善铸造缺陷， 使用型材来获取工件
.
ຫໍສະໝຸດ Baidu
9
2. 变形铝合金的实验研究工艺路线
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
13
3. 3 材料热加工过程中的动态软化
静态回复、再结晶： 在进行变形后的加热保温过程中发生的回复、再结晶 动态回复、再结晶： 热变形过程中，与塑性变同时发生的回复、再结晶
铝合金属于高层错能材料，热变形过程中（热轧、锻造、 挤压等）容易发生动态回复，只有变形条件较合适，在
热变形过程中才会发生动态再结晶。
目的：减少、消除晶内偏析，以及晶界 处、枝晶处的非平衡共晶相，促进过饱 和固溶体分解，从而提高合金铸锭的变 形性能。
.
12
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织
均匀化后TEM照片
减少消除、晶界处非平衡相 晶界变细 减少消除晶内偏析
过饱和固溶体的分解（形成 弥散相） 晶粒一般不会长大
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织 .
.
14
动态回复
动态回复应力—应变曲线
动态回复：位错的运 动与重组
7085 铝合金热变形中的动态回复
变形晶粒内产生等轴亚晶 组织
.
15
动态再结晶
7085 铝合金热变形中的动态再结晶
动态再结晶应力—应变曲线
动态再结晶：形成大 角度晶界 + 长大
变形晶粒晶界处出现细小 等轴晶粒
.
16
3. 4 变形铝合金中的再结晶组织 （1）铝合金中再结晶组织演变：
热变形过程中，部分变形晶粒发生动态再结晶，形成变 形晶粒和少量再结晶晶粒混合组织
固溶过程中，温度较高，发生静态再结晶，再结晶比例 大幅增加 时效温度很低，合金一般不会发生进一步的再结晶
.
17
（2）铝合金中再结晶组织的表征方法：
OM分析：
用Graff Sargent腐蚀液进行腐蚀。此 种腐蚀液优先腐蚀晶界和亚晶界。
沿挤压方向被拉长 晶界模糊 未溶相较多
.
21
不同时效温度时效24小时合金的金相组织
未溶相减少
部分晶界更清晰
.
22
3. 5.3 锻造态7xxx铝合金的微观组织
7085三火锻造金相组织
.
等轴状晶粒被拉长 存在大量未溶相
晶界模糊
23
未溶相减少 晶界变清晰
固溶时效处理后的金相组织
.
24
3. 5.4 小结
未溶相沿轧制方向 呈链状排列
7B50铝合金轧制变形态金相组织图 a）80% b）90% c）95% d）图b局部放大
.
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部分晶界清晰 未溶相明显减少 出现再结晶晶粒
固溶时效后金相组织图
a）b）80% c）d）90%e）f ）95% .
20
3. 5.2 挤压变形铝合金的微观组织（典型组织）
7A85铝合金挤压态金相组织，挤压比为 a)17 b)30 c)67
7xxx铝合金的微观组织 （金相分析）
汇报人：XXX 指导老师：XXX教授
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目录
一. 金相分析基础
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相组织）
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2
一. 金相分析基础
金相组织显示原理
台式金相显微镜示意图
试样中各组成相及其边界 具有不同物理化学性质， 利用这些差异转化为磨面 反射光强度和色彩的区别， 然后金相显微镜利用磨面 反射光的差异来成像
所以未再结晶区域由于亚结构被腐
蚀，腐蚀颜色较深；再结晶区域则 为未腐蚀区域。
OM
BSE
BSE分析：
再结晶晶粒 ：内部均匀
未再结晶晶粒：内部不均匀
EBSD
EBSD分析（晶界图）：
再结晶：晶粒内部无小角度晶界
未再结晶: 晶粒内部有小角度晶界
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3. 5.1 轧制变形铝合金的微观组织（典型组织）
等轴晶粒沿轧制方 向被拉长为纤维组
晶界处排列不规则，缺陷杂 质多，晶界处电位低于晶粒 内部，成为微电池阳极，晶 界处溶解较快
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
继续浸蚀，晶粒内也开始溶
解，溶解多发生在密排原子
面上，使密排原子面露出来，
因为磨面上各晶粒取向不同，
各晶粒浸蚀平面与原平面角
度不同，垂直光照射下显示
为明暗不同的晶粒
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2. 1 多相合金的浸蚀
不同放大倍数下的珠光体 a)高倍 b)中倍 c)低倍
多相合金的浸蚀，除了有 单相合金反应特征外，由 于组织中有明显的相组成 物，电位差距较大，发生 相之间的电化学腐蚀，其 中一相被溶去一薄层，而 相界被浸蚀较深呈现凹坑， 结果在相与相界间相与相 间出现凹坑，从而显示出 相或组织
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二. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析）
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化学浸蚀原理
a)晶界处光线散射 b)纯铁微观组织示意图
它是一个电化学溶解过程。 金属与合金中的晶粒与晶粒 之间，晶粒与晶界之间，各 相之间的物理化学性质不同， 在电解质溶液中具有不同电 位，形成微电池。较低电位 为微电池阳极，溶解较快， 溶解部分呈现凹陷或沉积反 应物
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6
2. 1 纯金属及单相合金的浸蚀
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1. 光学法
常用的金相显示方法
铝合金铸锭（未腐蚀）
组成相与基体对入射 光的反射能差异大
把金相试样放在反射光中，把 肉眼无法分辨的光学信息转化 为可变衬度的方法。如偏振状 态与位向差异，试样不经过其 他显示方法，只利用显微镜上 的特殊附件来实现的
.
4
2. 化学浸蚀法
化学浸蚀是指将抛光好的试样磨面浸 入化学试剂中或用化学试剂擦拭试样 表面，使之显示出显微组织的一种方 法，也是最常用的方法
微观组织检测
固溶 + 时效
机理研究
.
性能测试
10
3. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析） 3. 1 铸锭的金相分析
7136铝合金铸态金相组织照片
（1）晶界存在较多非平衡结晶相
（2）晶界较粗、弯曲（铸造缺陷多）
（3）存在过饱和固溶体（冷却速度快）
（4）存在成分偏析现象（晶粒内部有枝晶）
.
11
3. 2 铸锭的均匀化处理
（1）经过热加工（轧制、挤压、锻造）后：
晶粒均被不同程度拉长 均有大量未溶相存在 晶界均比较模糊
（2）经过固溶时效后：
出现再结晶晶粒 未溶相含量大幅减小 晶界变清晰
.
25
1. 铝合金分类
铸造铝合金：成分点在D点 之右，存在共晶组织，流 动性好，适合铸造。通过 铸造直接获取工件
变形铝合金：成分点在D点 以左，铸造性能不好，形 成铸锭后要进行塑性加工 为型材，来改善铸造缺陷， 使用型材来获取工件
.
ຫໍສະໝຸດ Baidu
9
2. 变形铝合金的实验研究工艺路线
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
13
3. 3 材料热加工过程中的动态软化
静态回复、再结晶： 在进行变形后的加热保温过程中发生的回复、再结晶 动态回复、再结晶： 热变形过程中，与塑性变同时发生的回复、再结晶
铝合金属于高层错能材料，热变形过程中（热轧、锻造、 挤压等）容易发生动态回复，只有变形条件较合适，在
热变形过程中才会发生动态再结晶。
目的：减少、消除晶内偏析，以及晶界 处、枝晶处的非平衡共晶相，促进过饱 和固溶体分解，从而提高合金铸锭的变 形性能。
.
12
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织
均匀化后TEM照片
减少消除、晶界处非平衡相 晶界变细 减少消除晶内偏析
过饱和固溶体的分解（形成 弥散相） 晶粒一般不会长大
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织 .
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动态回复
动态回复应力—应变曲线
动态回复：位错的运 动与重组
7085 铝合金热变形中的动态回复
变形晶粒内产生等轴亚晶 组织
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动态再结晶
7085 铝合金热变形中的动态再结晶
动态再结晶应力—应变曲线
动态再结晶：形成大 角度晶界 + 长大
变形晶粒晶界处出现细小 等轴晶粒
.
16
3. 4 变形铝合金中的再结晶组织 （1）铝合金中再结晶组织演变：
热变形过程中，部分变形晶粒发生动态再结晶，形成变 形晶粒和少量再结晶晶粒混合组织
固溶过程中，温度较高，发生静态再结晶，再结晶比例 大幅增加 时效温度很低，合金一般不会发生进一步的再结晶
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（2）铝合金中再结晶组织的表征方法：
OM分析：
用Graff Sargent腐蚀液进行腐蚀。此 种腐蚀液优先腐蚀晶界和亚晶界。
沿挤压方向被拉长 晶界模糊 未溶相较多
.
21
不同时效温度时效24小时合金的金相组织
未溶相减少
部分晶界更清晰
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3. 5.3 锻造态7xxx铝合金的微观组织
7085三火锻造金相组织
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等轴状晶粒被拉长 存在大量未溶相
晶界模糊
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未溶相减少 晶界变清晰
固溶时效处理后的金相组织
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3. 5.4 小结