7xxx铝合金的微观组织(金相分析)
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7xxx铝合金的微观组织 （金相分析）
汇报人：XXX 指导老师：XXX教授
目录
一. 金相分析基础
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相组织）
一. 金相分析基础
台式金相显微镜示意图
金相组织显示原理
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
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
选择=结果
汇报结束 谢谢观看！ 欢迎提出您的宝贵意见！
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
பைடு நூலகம்
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
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
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：
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
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%
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
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
沿挤压方向被拉长 晶界模糊 未溶相较多
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
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
未溶相减少 晶界变清晰
固溶时效处理后的金相组织
3. 5.4 小结
（1）经过热加工（轧制、挤压、锻造）后：
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
（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。
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
2. 1 纯金属及单相合金的浸蚀
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
微观组织检测
固溶 + 时效
机理研究
性能测试
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）
3. 2 铸锭的均匀化处理
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。
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织 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
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。
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析）
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
2. 变形铝合金的实验研究工艺路线
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
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
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
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
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
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
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
汇报人：XXX 指导老师：XXX教授
目录
一. 金相分析基础
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相组织）
一. 金相分析基础
台式金相显微镜示意图
金相组织显示原理
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
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
选择=结果
汇报结束 谢谢观看！ 欢迎提出您的宝贵意见！
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
பைடு நூலகம்
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
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
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：
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
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%
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
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
沿挤压方向被拉长 晶界模糊 未溶相较多
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
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
未溶相减少 晶界变清晰
固溶时效处理后的金相组织
3. 5.4 小结
（1）经过热加工（轧制、挤压、锻造）后：
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
（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。
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
2. 1 纯金属及单相合金的浸蚀
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工（轧制、挤 压、锻造）
微观组织检测
固溶 + 时效
机理研究
性能测试
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）
3. 2 铸锭的均匀化处理
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。
a）铸造组织 b）c）d）均匀化后组织 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
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。
二. 7xxx铝合金的微观组织（金相分析）
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
2. 变形铝合金的实验研究工艺路线
a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
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
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
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
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
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
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