物理百科

纪尼埃-普雷斯顿(G.P.)区

2022-12-30

Guinier-Preston zone

简介

人们常利用时效来提高金属强度,因而对时效问题进行了广泛而深入的研究,在这当对铝合金,尤其是Al-Cu合金的时效研究得最早也最仔细.如Au-Cu4%合金,当时效温度不高时,在时效的开始阶段,尽管它的硬度 (如图1所示)和电阻率都有很大改变,但从光学显微镜下仍没有发现合金在结构上有什么变化,为了解决这个问题,经尼埃(Guinier)和普赖斯顿(Pres-ton)在1938年各自独立地把时效过的合金单晶拍摄了劳厄照片,发现图上除了铝点阵的正常衍射点外,还附有一些异常的衍射条纹,但没有任何新相出现,如图2所示.根据劳厄照片作出合金晶体在此状态下的倒易空间,得到和异常衍射条纹相对应的是三组平行于基体点阵三个〈100〉方向的倒易线,因此可以设想,经过时效后,在单晶的{100}面上聚集了一些铜原子,构成碟状薄片的富铜区,而这些铜原子不离开点阵结点的位置,所以它们使基体晶体中的电子周期分布在这方向受到破坏,从而产生异常衍射.这样的脱溶区叫做G.P区.现在人们把合金中由于在时效过程中,溶质原子发生偏聚,构成一些集团,当这些原子集团成长得足够大时,便形成为富溶质原子的并和母相共格的脱溶区,这个脱溶区称为G.P区.

图1 Al-Cu合金在130℃时效处理时,硬度与时效时间的关系

人们用X射线和电子显微镜仔细地研究了G.P区,发现脱溶区和基体共格,它们之间的表面能很小,当溶质和溶剂原子的半径差别较大时,G.P区呈碟状,如上述Al-Cu合金,如原子半径比较接近时,G.P区呈球状,如Al-Ag合金,此外也观察到呈针状沉淀的G.P区,如Al-Mg合金。

G.P区在时效过程中形成很快,但长大很慢,它的形成会影响合金的力学性质和其它物理性能.

图2 Al-Cu 4%合金室温时效六个月的劳厄图片

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