鋁合金時效初期溶質(zhì)原子分布演變的模擬分析.pdf

1、本文采用Monte Carlo方法建立計算機模擬模型，利用MATLAB語言編制了模擬鋁合金時效初期溶質(zhì)原子分布的源程序。利用該模擬程序，只需輸入合金成分和時效溫度，即可得到時效初期溶質(zhì)原子分布演變模擬圖，并且可以統(tǒng)計出溶質(zhì)原子團簇個數(shù)及其平均尺寸隨Monte Carlo步數(shù)的變化。利用編制的模擬程序，模擬研究了Al-Mg-Si合金和Al-Zn-Mg合金時效初期溶質(zhì)原子分布的演變及合金元素和時效溫度對其時效初期溶質(zhì)原子分布演變的影響。根據(jù)

2、模擬分析結(jié)果，探討了鋁合金某些人工時效析出硬化行為的微觀機制。
　　 對Al-Mg-Si合金時效初期溶質(zhì)原子分布演變進行模擬研究的結(jié)果顯示：25℃和65℃低溫時效初期，溶質(zhì)原子容易發(fā)生偏聚形成尺寸較大的Mg-Si團簇和Si-Si團簇、尺寸較小的Mg-Mg團簇，Mg-Si團簇和Si-Si團簇容易在空位處偏聚形成，團簇尺寸及分布不均勻；140℃和170℃時效初期，形成的大尺寸溶質(zhì)原子團簇較少，團簇尺寸偏差?。?00℃時效初期，溶質(zhì)原

3、子不容易發(fā)生偏聚，由2-3個原子組成的原子團簇均勻地分布于鋁基體內(nèi)；Al-Mg-Si合金時效初期形成的溶質(zhì)原子團簇尺寸及組成與Mg∶Si比具有相關(guān)性，隨著Mg∶Si質(zhì)量比減小，時效初期形成的Mg-Si團簇尺寸減小，Mg-Si團簇中Si原子的比例增大，且形成的Si-Si團簇數(shù)量增多，尺寸增大。根據(jù)模擬分析結(jié)果，探討了Al-Mg-Si合金淬火后的自然時效、合金組成和二次時效工藝對其人工時效硬化效果的影響。
　　 合金元素對Al-Mg

4、-Si合金人工時效硬化的影響與時效初期溶質(zhì)原子分布演變密切相關(guān)。在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加0.4at％Cu，時效初期形成的原子團簇有：尺寸較大的Mg-Si團簇和Si-Si團簇，尺寸較小的Mg-Mg團簇、Cu-Mg-Si團簇、Cu-Mg團簇和Cu-Si團簇，與不含Cu的Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金相比，原子團簇數(shù)量增多，團簇尺寸及分布趨于均勻；在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加1at％

5、Cu，時效初期還出現(xiàn)了尺寸較大Cu-Mg團簇；在Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中添加0.4at％Sn，時效初期形成了Mg-Si團簇、Si-Si團簇、Mg-Sn團簇、Sn-Sn團簇和少量小尺寸的Mg-Mg團簇，團簇平均尺寸減小，分布趨于均勻；少量Ag添加到Al-1.5Mg-1.2Si(at％)合金中，對時效初期溶質(zhì)原子分布演變的影響不明顯。利用模擬結(jié)果，分析了元素Cu和Sn的添加對Al-Mg-Si合金人工時效析出硬化行為影響的

6、微觀機制。
　　 對Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金時效初期溶質(zhì)原子分布演變進行模擬研究的結(jié)果顯示：Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金時效初期形成了大量的Zn-Mg團簇；微量元素Sc添加到Al-2.1Zn-1.4Mg(at％)合金抑制了時效初期Zn-Mg團簇的強烈偏聚，使Zn-Mg團簇分布均勻細小，形成大量的Sc-空位團簇；微量元素Zr對Al-Zn-Mg合金時效初期溶質(zhì)原子分布演變影響較?。辉豐c和Zr復合添