2。4 性能与表征 9

2。4。1 维式硬度测试 9

2。4。2 电子背散射衍射（EBSD）分析 9

2。4。3 透射菊池衍射（TKD）分析 9

2。4。4 透射电镜表征 10

2。4。5 三维原子探针表征 10

3 实验结果与讨论 11

3。1 变形前样品的微观组织 11

3。2 HPT 变形对合金硬度的影响 12

3。3 HPT 变形对组织结构的影响 13

3。4 HPT 变形对 Cu 元素分布状态的影响 15

3。4。1 Al-1Cu 溶质原子分布 15

3。4。2 Al-4Cu 溶质成分分析 18

3。4。3 不同成分和变形程度样品铜原子分布分析 20

结 论 22

致 谢 23

参 考 文 献 24

本科毕业设计说明书 第Ⅱ页

1 绪论

1。1 铝合金的发展及趋势

铝合金因具有密度低、比强度高、良好抗蚀性等优异性能，在人类日常生活和工业 生产中得到广泛应用。然而不断提高铝合金的性能则是材料科学研究和发展的永恒话题 之一[1,2]。在众多铝合金中，铝铜合金是一种重要的铝合金，铜原子在合金中以固溶态存 在，可以起到固溶强化作用。通过时效处理，使材料中均匀分布的铜原子形成一定尺寸 的、一定数量的铝铜析出相，如 GP 区、θ 相和 Al2Cu（θʹ）相，从而产生析出强化效果。

其中，大量且均匀分布的纳米级薄片状 θʹ相对铝铜合金的性能提升具有最明显的作用[3-5]。 此外，析出相的形成对铝合金的腐蚀性能[6]也有所帮助。因此，人们对铝铜合金中析出 相的形核生长过程、机制及影响因素进行了广泛的研究。例如：研究发现通过形变热 处理可以有效细化 2014 合金中形成的 θʹ相，从而极大改善合金的机械性能[7]。同 样的，通过对 2519 铝合金进行形变热处理，也可以提高合金的析出强化效果，改 善材料的综合性能，特别是腐蚀抗性[8]。同样的现象发生在 A1-Cu-Mg-(Li)合金中， 通过形成均匀分布的析出相及尺寸较小的弥散相颗粒，可以使材料的性能得到提 升[9]。需要指出的是，除了可以通过调整析出相尺寸来提升材料性能，改善析出相 与铝基体的界面结合也有利于材料的综合性能。根据 Silcock 等人[10]的工作，向 A1-Cu 合金中加入某些合金化元素并在低温时效下，使合金化元素原子固溶到 θʹ 相的内部，从而降低基体和 θʹ相晶核的错配度，加快 θʹ相的形核，提高 θʹ相与基体 界面强度，使得强化效果更为明显。事实上，以往对 A1-Cu 合金的研究主要集中 在两方面：一是优化热处理工艺[8]来减少杂质含量以提高合金性能，二是控制合金 成分及比例来改变合金中各种析出相的种类、尺寸和分布[9]，从而改善合金的力学 性能。近些年来，国内外科研工作者对铝铜系列合金从制备到热处理以及各种宏 观力学性能、微观组织结构等都开展了一系列的研究，并取得了一定进展。但是，