·1536 北京科技大学学报 第36卷 中灰色相的成分接近AL,Cu且几乎不含Mg和Zn 在下文的差示扫描量热分析和凝固模拟中也将得到 元素，据此可推测其为AL,Cu()相s),这一推断 证实. a 100 100 um 204m 201m 图1铸态合金的背散射图像.(a)低倍下的A合金：(b)低倍下的B合金：(c)高倍下的A合金：(d)高倍下的B合金 Fig.I Microstructures of as-cast alloys:(a)alloy A under low magnification:(b)alloy B under low magnification:(c)alloy A under high magnifi- cation:(d)alloy B under high magnification 表2图1标记区域的化学成分（原子数分数） 扫描量热曲线不存在这一吸热峰，而铸态7449合金 Table 2 Chemical composition of the marked regions in Fig.I 和另一种高Zn(12%Zn)7xx铝合金的差示扫描 % 量热曲线均在457~467℃附近存在明显的吸热峰 标记区域 Mg Al Cu Zn (吸热峰l),Mukhopadhyay认为高Zn合金更容易 1.51 71.71 25.89 0.89 出现吸热峰1，但其研究没有确定这个吸热峰具体 B 34.46 26.82 14.98 23.75 对应的热反应.参照扫描电镜观察所得铸态A合金 C 34.49 26.60 16.01 22.90 的相构成，可初步推断吸热峰1对应日相的溶解，且 D 17.91 59.30 10.05 12.74 下文凝固模拟计算也发现A合金在461℃可形成0 铸态A和B合金的X射线衍射图谱显示于 相.特别指出的是，铸态2xx铝合金中日相的回溶 图2(a),图中仅能标定出a(Al)和c相，虽然扫描 温度一般在530~540℃，看似与本文所推断的7xxx 电镜观察到铸态A合金中存在日相，然而由于其含 铝合金差示扫描量热曲线在468℃出现0相的溶解 量较少，X射线衍射分析难以检测出相应的信号. 峰相差较大2-.但是，同一种相在不同合金体系 另外，对比两种合金中σ相衍射峰，可以发现B合 中，合金成分会对其转变温度产生显著影响，其形成 金中σ相衍射峰更强烈，这显示了铸态B合金较A 和溶解温度可能极为不同.典型的例子为A1C山二 合金含有更多的σ相. 元相图的富A1角，从α(Al)基体中形成日相的温度 从合金的差示扫描量热曲线（图2(b))可发现 会随二元系统C含量的变化而发生显著的变化，0 铸态A和B合金在478℃附近存在一个极为明显的 相相变温度波动区间△T>248.2℃.考虑到7xxx 吸热峰（吸热峰2），根据该峰所在的温度(477~ 和2xxx铝合金极大的成分差异，0相在这两类合金 478℃)可判定这一吸热峰对应的是σ相的溶 中相变温度相差较大存在很大的可能性，具体分析 解0.另外，图2(b)还显示铸态A合金在468℃附 要以相图或相关热力学计算结果作为参考 近存在一个较弱的吸热峰（吸热峰1），目前关于 一般来说，差示扫描量热曲线上的吸热和放热 7xx铝合金的研究中仅有Mukhopadhyay明确指 峰体现了试样在加热或降温过程中伴随发生的固态 出了该峰的存在，其研究表明铸态7010合金的差示 相变，其中吸热峰所对应的反应焓往往与被溶解相北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 中灰色相的成分接近 Al2 Cu 且几乎不含 Mg 和 Zn 元素，据此可推测其为 Al2Cu ( θ) 相［8--9］，这一推断 在下文的差示扫描量热分析和凝固模拟中也将得到 证实． 图 1 铸态合金的背散射图像． ( a) 低倍下的 A 合金; ( b) 低倍下的 B 合金; ( c) 高倍下的 A 合金; ( d) 高倍下的 B 合金 Fig． 1 Microstructures of as-cast alloys: ( a) alloy A under low magnification; ( b) alloy B under low magnification; ( c) alloy A under high magnifi￾cation; ( d) alloy B under high magnification 表 2 图 1 标记区域的化学成分( 原子数分数) Table 2 Chemical composition of the marked regions in Fig． 1 % 标记区域 Mg Al Cu Zn A 1. 51 71. 71 25. 89 0. 89 B 34. 46 26. 82 14. 98 23. 75 C 34. 49 26. 60 16. 01 22. 90 D 17. 91 59. 30 10. 05 12. 74 铸态 A 和 B 合金的 X 射线衍射图谱显示于 图 2( a) ，图中仅能标定出 α( Al) 和 σ 相，虽然扫描 电镜观察到铸态 A 合金中存在 θ 相，然而由于其含 量较少，X 射线衍射分析难以检测出相应的信号． 另外，对比两种合金中 σ 相衍射峰，可以发现 B 合 金中 σ 相衍射峰更强烈，这显示了铸态 B 合金较 A 合金含有更多的 σ 相． 从合金的差示扫描量热曲线( 图 2( b) ) 可发现 铸态 A 和 B 合金在478 ℃附近存在一个极为明显的 吸热峰( 吸热峰 2) ，根据该峰所在的温度( 477 ～ 478 ℃ ) 可 判定这一吸热峰对应的是 σ 相 的 溶 解［10］． 另外，图 2( b) 还显示铸态 A 合金在 468 ℃附 近存在一个较弱的吸热峰( 吸热峰 1) ． 目前关于 7xxx 铝合金的研究中仅有 Mukhopadhyay［11］明确指 出了该峰的存在，其研究表明铸态 7010 合金的差示 扫描量热曲线不存在这一吸热峰，而铸态 7449 合金 和另一种高 Zn ( 12% Zn) 7xxx 铝合金的差示扫描 量热曲线均在 457 ～ 467 ℃ 附近存在明显的吸热峰 ( 吸热峰 1) ，Mukhopadhyay 认为高 Zn 合金更容易 出现吸热峰 1，但其研究没有确定这个吸热峰具体 对应的热反应． 参照扫描电镜观察所得铸态 A 合金 的相构成，可初步推断吸热峰 1 对应 θ 相的溶解，且 下文凝固模拟计算也发现 A 合金在 461 ℃ 可形成 θ 相． 特别指出的是，铸态 2xxx 铝合金中 θ 相的回溶 温度一般在 530 ～ 540 ℃，看似与本文所推断的 7xxx 铝合金差示扫描量热曲线在 468 ℃出现 θ 相的溶解 峰相差较大［12--13］． 但是，同一种相在不同合金体系 中，合金成分会对其转变温度产生显著影响，其形成 和溶解温度可能极为不同． 典型的例子为 Al--Cu 二 元相图的富 Al 角，从 α( Al) 基体中形成 θ 相的温度 会随二元系统 Cu 含量的变化而发生显著的变化，θ 相相变温度波动区间 ΔT ＞ 248. 2 ℃ ． 考虑到 7xxx 和 2xxx 铝合金极大的成分差异，θ 相在这两类合金 中相变温度相差较大存在很大的可能性，具体分析 要以相图或相关热力学计算结果作为参考． 一般来说，差示扫描量热曲线上的吸热和放热 峰体现了试样在加热或降温过程中伴随发生的固态 相变，其中吸热峰所对应的反应焓往往与被溶解相 · 6351 ·