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phases of aluminium alloy
简介
铝合金成分均一、结构相同(或聚集状态相同)、彼此以界面分开的宏观均匀的组成部分。铝合金的相主要指固态的相组成。
分类 按其结构，铝合金的相可分为固溶体和化合物两类。铝合金的化合物，按生成温度可分为结晶相、弥散相和时效相三类。
(1)结晶相。在合金开始结晶和结晶终了温度范围内生成的相，尺寸约为0.1～30μm。按加热时的溶解能力，结晶相可分难溶相和易溶相，前者为含铁、硅、锰、铬、钛和锆的相，后者为含锌、镁、铜和锂的相。按结晶时的反应类型，结晶相又可分为初晶相、共晶相、包共晶生成物和包晶生成物4种。从液体中直接生成的单一固相为初晶。在共晶温度下由液相同时生成两种或两种以上的固相称为共晶相。包共晶生成物是液相与固相分别在包共晶温度下生成的两种或两种以上新固相。液相与一种或两种固相在包晶温度下生成的一种新固相为包晶生成物。
(2)弥散相。在结晶终了温度与时效温度间形成的相，尺寸约为0.01～0.5μm。弥散相还可分为高温分解相、冷却析出相和稳定化沉淀相。铝合金半连续铸锭在高温加热时形成的过渡族金属化合物Al12Mg2Cr、MnAl6和ZrAl3等属高温分解相。铝合金高温加热后缓冷时，由主要合金元素生成的θ(CuAl2)相、η(Mg2Si)相、S(Al2CuMg)相和T(Al2Mg3Zn3)相属冷却析出相。含高镁的铝镁合金稳定化处理时析出的β(Mg5Al8)相属稳定化沉淀相。
(3)时效相。是在时效温度析出的过渡相，尺寸约为0.001～0.1μm，过时效时，沿晶界还可析出达1μm的粗大质点。时效相包括过渡相和平衡相，通常也把G.P.区划为时效相。G.P.区是溶质原子富集区，无独立的晶体结构，与基体完全共格。过渡相有独立的晶体结构，与基体部分共格或完全共格。平衡相是有独立晶体结构的非共格沉淀相。G.P.区、过渡相和平衡相的特性见表。
铝合金的G.P.区、过渡相与平衡相的特性
| 合金系 | G.P.区 | 过 渡 相 | 平 衡 相 |
| Al-Cu |
G.P.(1)富Cu原子层， G.P.(2)或θ″相 3个Al原子层插入2个Cu原 子层，呈板状共格于基体的 {100}α上 |
θ′相-CuAl2，属立方晶系， a=b=0.40nm，c=0.580nm 半共格、呈板状析出，共格于基体 的{100}α上，在位错上生核 |
θ相-CuAl2，属体心立方晶系， a=b=0.607nm，c=0.487nm 非共格， 在θ′表面上生核 |
| Al-Mg | 球状 |
β′相，立方晶系， a=1.002nm， c=1.636nm，半共格，在位错线上 生核，(0001)β∥(001)α，[0110]β∥ [110] |
β相-Mg5Al8，属面心立方晶系， 非共格，a=2.824nm， (111)β∥(001)α， [110]β∥[110]α |
续表
| 合金系 | G.P.区 | 过 渡 相 | 平 衡 相 |
| Al-Si | 菱形立方Si，a=0.592nm | ||
| Al-Li |
δ′-Al3Li， LI2型规则相 |
δ相-AlLi，属立方晶系， a=0.636±0.001nm， (100)δ∥(100)α， [011]δ∥[1  1]α |
|
| Al-Cu-Mg |
G.P.B(Cu，Mg)区， (100)α方向的棒状共格 |
S′相-Al2CuMg，属斜方晶系， a=0.404nm，b=0. 925nm，c= 0.718nm， 半共格，位错上生核，在{210}α面 上(001)α方向上呈条状 |
S相-Al2CuMg，属斜方晶系， a=0.400nm，b=0.923nm，c= 0.714nm， 非共格，由S′相变化而成(Cu∶ Mg值大时，生成Al-Cu系的析 出物) |
| Al-Zn-Mg |
球状G.P.区， 共格，二种区 |
η′相-MgZn2，属六方晶系， a=0.496nm，c=0.868nm 是由G.P.区形成的， (0001)η′∥(111)α，[1120]η′∥ [112]α T′相-Mg32 (Al7Zn)49，属六方晶 系，a=1.388nm，c=2.752nm Mg：Zn比值高时被η′替代析出， (0001)T′∥(111)α[10  1]T′∥[11  ]α |
η相-MgZn2，属六方晶系， a=0.521nm，c=0.860nm， 由η′相变化而成; T相-Mg32(Al，Zn)49，属六方晶 系， a=1.416nm， 190℃以上由η相变化而成; Mg∶Zn比值高时由T′相变化 而成， (100)T∥(112)α，[001]T∥ [110]α |
| Al-Mg-Si |
针状G.P.区， (100)α方向 |
β′相-Mg2Si，属六方晶系，a= 0.705nm，c=0.405nm， 半共格，呈棒状析出，是由G.P.区 形成的。 与基体的取向关系是 (001)β′∥(100)α，[100]β′∥[011]α |
β相-Mg2Si，属面心立方晶系，a =0.639nm，在{100}α面上，由 β′相变化而成， (100)β∥(100)α，[110]β∥ [100]α |
7A04(LC4)合金半连续铸锭显微组织(混合酸腐蚀) ×1000
1—T(AlZnMgCu);2—Mg2Si;3—AlFeMnSi
分析方法 工业用铝合金均为多相合金，组织检验时必须进行相分析。相分析包括新相的鉴定和已知相的鉴别。新相的鉴定可借助电子探针确定其成分和分子式，利用透射电镜测其晶体结构。已知相的鉴别可用X射线衍射仪或金相显微镜，不同相各有自己固有的衍射曲线和独特的形状、颜色等组织特征。例如7A04(LC4)合金主要由T(AlZnMgCu)、Mg2Si和AlFeMnSi三个相组成，其中T相为深灰至黑色网状物，Mg2Si呈深蓝至黑色骨骼状组织，AlFeMnSi相则为浅灰色骨骼状晶体，三者易于视别(见图)。