极端条件在科学研究中一直具有重要的学术价值。强磁场可以改变一个系统的物理状态(粒子的运动和能量量子化),而使其引起科研工作者的浓厚兴趣。本文以铝-铜扩散偶和Al-4%Cu合金时效析出过程为研究对象,探讨了强磁场作用下铝铜扩散偶的原子扩散与合金时效析出的组织结构和力学性能及强磁场作用机理等问题。 利用金相显微镜、电子探针、透射电镜和X射线衍射仪等手段研究了强磁场对组织性能和原子扩散的影响。研究结果表明:强磁场作用改变了Cu(Al)原子的扩散速度。对于铝-铜扩散偶而言,在温度和时间相同的条件下,当扩散方向与磁场方向垂直时,施加强磁场后原子的扩散距离增加近10倍;当扩散方向与磁场方向平行时,原子的扩散速度几乎没有变化。 强磁场作用下Al-4%Cu合金时效析出的研究表明:强磁场使α-Al晶界附近Cu原子偏聚区明显加宽,出现清晰的“富Cu台阶”,而相同条件下没有施加强磁场作用时,晶界附近没有富Cu偏聚区。研究还发现强磁场作用使Al-4%Cu合金时效析出组织具有明显的旋转取向和聚集效应,随着磁场强度的增大,这种旋转取向和聚集效应增强,聚集的条状析出相呈黑,长形态。当施加10T强磁场后,析出相大多聚集成串,而且基本上在两个方向平行排列,且两个方向近乎垂直,此外,在薄区边缘聚集了很多的析出相。无磁场时,析出相呈弥散分布且基本上无聚集成串现象,也无方向性;与无磁场时相比,同样温度和时间条件下,强磁场细化了析出相组织。 从强磁场对合金的力学性能影响来看:施加强磁场后,合金硬度都有明显的提高。在完全析出稳定相前,由于Cu原子的扩散速度加快而使合金硬化相G.P区和θ″相析出速度加快是硬度提高的主要原因。