电阻测量在研究材料时效过程中的应用摘要:合金在时效过程中，溶质原子从过饱和固溶体中析出新相，新相的析出量, 形态分布，对该合金的性能影响很大，由于导电率对析出非常敏感因此可以通 过测量时效时电阻率的变化来研究合金的相变过程和时效析出动力学关键词：电阻测量表征、时效电阻、时效析出、溶质原子正文：随着温度的升高，溶质在容积中的溶解度升高如果进行高温淬火，则由于 温度变化太快，溶质原子来不及从溶剂中析出，则形成过饱和固溶体对于合金来说，时效过程中过饱和溶质原子的析出所转变成新相量的多少、 形态及分布对该合金的最终性能将产生重大的影响所以研究时效过程中第二相 的析出和时效析出动力学具有重大意义时效处理：指合金工件经固溶处理，冷槊性变形或铸造，锻造后，在较高的 温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺若采用将 工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效 处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自 然时效处理第三种方式是振动时效从80年代初起逐步进入实用阶段，振动时* 效处理则在不加热也不像自然时效那样费时的情况下，用给工作施加一定频率的 振动使其内应力得以释放，从而达到时效的FI的。
时效处理的目的，消除工件的 内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等对于电子载流子导电的合金，合金中的空位、位错、溶质原子都将对合金的 电阻率产生很大的影响对于固溶体，在溶剂晶格中溶入溶质原子时，溶剂的晶 格发生扭曲畸变，破坏了晶格势场的周期性从而增加了电子的散射几率，电阻 率增加具体分为两类，置换式固溶体和间隙式固溶体置换式固溶体：置换式固溶体中溶质原子的儿何尺寸与溶剂原子的尺寸相近溶质原子替换 溶剂点阵的位置其固溶度比较大但是由于溶质原子尺寸不可能与溶剂原子一 模一样大所以当溶质原子溶入溶剂中时总要产生一定的点阵畸变是晶体中的 位错、空位及间隙原子的浓度大幅度提高当固溶体经高温淬火处理后，固溶体 处于过饱和状态合金中的畸变更加严重间隙型固溶体：间隙型固溶体中溶质原子的几何尺寸与容积原子相差较大，溶质原子处于溶 剂原子的间隙位置处，但是溶质原子的尺寸总是大于间隙的尺寸米溶剂中溶入 溶质原子时总会造成溶剂的点阵畸变是晶体中的位错、空位及间隙原子的浓度 大幅度提高当固溶体经高温淬火处理后，固溶体处于过饱和状态合金中的畸 变更加严重在对过饱和固溶体进行时效处理的时候，合金中的溶质原子将会析出形成新 的相，对于合金来说，时效过程中过饱和溶质原子的析出所转变成新相量的多少、 形态及分布对该合金的最终性能将产生重大的影响。
所以我们需要知道析出新相 的量随时•间的变化情况，从而才可以控制析出量的多少来控制合金的性能从我 们前面的分析可以得知材料的电阻率与材料中析出的第二相的量的多少有关（实 际上电阻率对溶质原子的析出是非常敏感的）C 1又因为R=P； 当材料的尺寸一•定时，材料的电阻就反映了材料的电阻率所以可以在时•效处理的过程中测量材料的电阻率的大小绘制出电阻率随失 效时间改变而发生的变化来间接反映材料中新相的析出量的多少从而研究材料 的相变过程及析出动力学相关的应用举例：一、西安理工大学的雷静果、刘平、赵冬梅、井晓天、郅晓在研究Cu—Ni—Si 合金时效早期动力学的过程中就应用了电阻率测量的方法来间接表征合金中新 相的析出随时间的变化情况最终得出结论:Cu—Ni—Si合金时效过程中导电率的 增加量同新相的析出量存在着线性关系，所以测量导电率在时效过程中的变化就 可以反映出合金的相变过程Time/s合金在低温时效时电阻率变化与时效时间的关 二、西安交通大学的赵冬梅、董企铭、刘平、康布熙、王东锋、金志浩在 研究Cu—Ni—Si合金在时效过程中析出与再结晶行为的时候也应用了电阻测量 表征法在他们的试验中Cu—Ni—Si合金先经过80%变形后，由于存在大量的位错和空位 等晶体缺陷，在450C时效处理时，将首先发生析出过程。
下图便是Cu—Ni—Si 合金80变形后于450C时效处理时，电阻率随时间的变化曲线，从图中的曲线 可看出电阻率在整个肘效过程中单调下降，在时效初期的〜0.5h内下降最快， 随后逐渐趋于缓慢，到16h后基本保持恒定图中的曲线2表示的是电阻率随时间 对数变化率，在〜0. 5h之内该值很大，且随时间延长呈直线下降；在0.5〜 lh曲线有低谷，在1. 5〜16h出现时效过程唯一•的峰值，这表明，正常的再结晶 是在析出行为完成后开始的605040302010O1 8 6 4 2 一 ■ • ■ ■(M)PMP01 1 1 」 1 」 00 0J5 0.5 1 2 4 8 16 32Time/h图1 Cu-Ni-Si合金时效时间与电阻率变化关系曲线结论：通过理论分析及实际应用中可行性的验证得出结论：“合金在时效过程 中可以通过测量合金的电阻率来研究合金中析出相随时间的变化，从而研究合金 的时效过程中的相变过程及时效析出动力学参考文献：［1］ 刘勇，刘平，李伟，田宝红Cu—Cr—Zr—Ce合金时效行为和电滑动磨损性 能研究［J］摩擦学学报.2005,25⑶:266.［2］ 李剑，郑子樵，陈大钦，李世晨,殷顺高，刘祖耀A12Cu合金应力时效的 动力学研究［J］稀有金属.2005,29(4):540.［3］ 赵冬梅，董企铭，刘平，康布熙，王东锋,金志浩Cu—Ni—Si合金在时效过程中 析出与再结晶行为［J］功能材料2002,33(3):618.［4］ 雷静果，刘平，赵冬梅,井晓天，郅晓Cu-Ni-Si合金肘效早期动力学研究［J］ 功能材料 2005,3(36):368.［5］ 赵冬梅，董企铭,刘 平，等.［J］.中国有色金属学报，2001. 11(2)： 21— 24.刘平.康布熙.[j].中国有色金属学报,1999, 9(2)： 241-246.曹育文,马莒生,唐祥云，等.[J].功能材料，1998,(增刊)：714—718.Liu Ping, Gu Haicheng. [J]. Development and Application of Materials, 1998, 13(3)： 37-41.Futatsuka R. [J]. Journal of the Japan Copper and BrassResearch Association, 1997, 36(1)25-32.Lockyer S A, Nobel F W. [J]. Journal of Materials Science, 1994, 29： 218 —226.■ ■i 1 j 12 3 1X 1X dx r r ■Fujiwara HJJ]. Japan Inst Metals, 1998, 62(4)： 301-309.赵冬梅，塞企铭，刘平，等.[J].材料热处理学报，2002, 23(2)： 20—23.赵冬梅，董企铭,刘平，等.[J].中国有色金属学报,2002, 12(6)： 1167 —1171.。