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简答题不同截面尺寸的Al-5%Cu合金试样在单相区淬火加热固溶处理，急剧快冷后时效。根据试验结果，给出了合金固溶体点阵常数和硬度变化的特征，如图所示。试分析： （1）时效刚开始时固溶体点阵常数较低，在时效一定时间后固溶体点阵常数增大； （2）在单相区的淬火加热温度相同，但不同截面试样淬火后固溶体点阵常数不同； （3）时效开始阶段硬度下降，随时效过程的进行硬度先上升后下降。
  • （1）Al、Cu原子半径约分别为0.143nm、0.128nm，即Cu原子半径要小。因此刚开始时固溶体点阵常数要小于纯Al；当时效过程中GP区、θ″等形成后，基体中Cu原子减少，所以固溶体点阵常数逐渐增大。
    （2）不同截面的试样，冷却速度不同，导致过饱和的空位浓度不同。1.6mm试样因为厚度很小，急剧快冷使基体中高温状态下过饱和空位浓度基本上能保持，所以基体的点阵常数相对较小；而12.7mm的大尺寸试件由于冷却速率相对较慢，过饱和空位浓度基本上都消失于晶界等缺陷处，因此基体中的空位浓度就相对较小，所以其点阵常数要比1.6mm小试样的点阵常数大。另外，高温快速冷却，试样中存在较大的热应力。两组试样的的点阵常数之差随时效时间的增加而减少，热应力在过程中不断地消除也是原因之一。大尺寸试样的热应力相对较大，应力的存在使点阵常数要稍大于纯铝的理论点阵常数0.4041nm，而小尺寸样品由于冷却相对比较均匀，点阵常数与纯铝的理论点阵常数相当。
    （3）时效初期硬度下降，这与回复的发生有关。在淬火与测量之间的时间间隔内，就已经发生了自然时效的效果，即在时效初期，产生了回复现象，所以固溶体产生短暂的软化倾向，表现为时效开始阶段硬度下降。随着GP区形成，产生硬化，在θ″相充分形成时硬度达到一个峰值，因为这时基体中的Cu原子大为减少，所以对应的是基体点阵常数快速增大；时间延长，析出充分，且沉淀相逐渐长大而使共格关系不断破坏，硬化作用不断减小，所以宏观硬度又逐渐降低。

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