变形对铝青铜中α+γ2→ß相变的影响

铝青铜具有较高的强度和优良的导电性、导热性能，已在水暖、机械和电气等方面得到广泛的应用。由于铝青铜在一定的温度下能发生相变，而一些铝青铜制作的零件常常在一定温度下服役，这势必造成零件因表面局部过热而发生相变，从而影响其的物理及力学性能。因此，弄清铝青铜的相变过程对控制该合金的显微组织，以及预防合金的性能发生改变有着重要的理论与实际意义^[1-4]。由于一些铝青铜制备的零件是在一定的变形条件下服役的，而关于变形对铝青铜中的相变影响的研究报道较少。为此，本文采用DSC法测试了铝青铜组织中α+γ₂→ß相变温度、相变时间及相变激活能，并探讨了变形对其相变参数的影响。

1试验材料与方法

实验材料为铝青铜，其化学成分（质量分数,W%）为：87.62Cu，11.81Al，0.16Bi，0.41其余。试验材料在真空中频感应炉中熔炼，然后在石墨模中浇注成棒料。将试样在WE-60万能材料试验机进行冷压变形，其变形量80%。用STA449C热分析仪对未变形和80%变形样品进行热分析（DSC），其加热温度为800℃，升温速率分别为5℃/min、10℃/min和20℃/min。根据DSC曲线图测试铝青铜组织中α+γ₂→ß相变温度和相变时间。用kissinger^[5]方程：ln(B.T^-2)=-Ec(R.T)^-1+constant ^{—————————————}（1）

和Deloy小泽大夫方程^[6] logB= logAE[RF(x)]^-1-2.315-04567Ex (R.T)^{-1  —————————————}（2）

分别作ln(B.T^-2)─T^-1及logB ─T^-1关系图，由最小二乘法得到二直线的斜率，由此计算出合金相变表观激活能Ec及合金相变阶段激活能Ex。式中：B为升温速度，F(x)为相变函数， T为温度，R为气体常数，A为频率因子，X_i为合金相变的体积分数），X_i由下式计算：X_i= S_i / S，其中：S_i为相变相从相变开始到相变某一温度下的DSC曲线上吸热峰面积，S为相变相从相变开始到相变结束时DSC曲线上吸热峰总面积。当X为常数时，logAE[RF(x)]^-1为常数。

2试验结果与分析          

2.1 恒速升温相变

 从恒速升温速率的DSC曲线可以看出，该合金以升温速度5℃/min、10℃/min、20℃/min时，在曲线上有一个吸热峰。结合文献[7]经分析可知，DSC曲线上的吸热峰是由于该合金组织中α+γ₂→ß所致，其中α为Cu相，γ₂为Al₄Cu₉，ß为AlCu₃。由DSC曲线（图1）还可以看出，变形能降低相变温度，缩短相变时间，以5℃/min的速度升温为例，其起始相变温度和相变时间分别减少了1.09℃和12S，这说明变形能加速了铝青铜中α+γ₂→ß的转变。

根据DSC曲线可得到铝青铜中α(Cu)+γ₂(Al₄Cu₉)→ß(AlCu₃)的转变的起始温度、峰值温度、结束温度以及相变时间，其结果分别示于表1和表2。

表1不同升温速率下的α(Cu)+γ₂(Al₄Cu₉)→ß(AlCu₃)的相变温度

表2 不同条件下α(Cu)+γ₂(Al₄Cu₉)→ß(AlCu₃)相变时间(S)

2.2相变激活能

由DSC曲线可获得到不同条件下铝青铜组织中α(Cu)+γ₂(Al₄Cu₉)→ß(AlCu₃)相变体积分数为50%时所对应温度值（见表3）。根据表1和表3数据作出不同升温速率下相变峰值时ln（B.T^-2）─T^-1和相变体积分数为50%时所对应温度的logB ─T^-1关系曲线图2和图3，可见ln（B.T^-2）─ T^-1和logB ─T^-1基本呈直线关系。

表3 不同条件下相变体积分数为50%时所对应温度值（℃）