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影响铝型材时效的四个因素

发布时间:2012-10-23   

     固溶淬火后铝合金的强度、硬度随时间延长而显著提高的现象,称为时效,铝合金时效硬化是一个相当复杂的过程,目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果,它不仅取决于合金元素的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中所产生的缺陷状态,特别是空位、位错的数量和分布等,一般来说,铝合金的时效主要受以下因素的影响。

  1) 合金化学成分的影响

  一种合金能否通过时效来强化,首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小,且随温度变化不大,而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度,但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大,强化效果甚微。因此,二元铝-硅、铝-锰、铝-镁、铝-锌通常都不采用时效强化处理;而有些二元合金,如铝-铜合金,及三元合金或多元合金,如铝-镁-硅、铝-铜-镁-硅合金等,它们在热处理过程中有溶解度变化和固态相变,则可通过热处理进行强化。

  2)合金的固溶处理工艺影响

  为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下,淬火加热温度应高些,保温时间也要长些,这有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体;另外在淬火冷却过程中不能析出第二相,否则在随后时效处理时,已析出相将起晶核作用,造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。

  3)时效温度的影响

  在不同温度时效时,析出相的临界晶核大小、数量、成分以及聚集长大的速度不同,若温度过低,由于扩散困难,GP区不易形成,时效后强度、硬度低,当时效温度过高时,扩散易进行,过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸大,时效后强度、硬度偏低,即产生过时效。因此,各种合金都有最适宜的时效温度。

  4)铝合金的回归现象

  经淬火自然时效后的铝合金(如铝-铜)重新加热到200~250℃,然后快冷到室温,则合金强度下降,重新变软,性能恢复到刚淬火状态;如在室温下放置,则与新淬火合金一样,仍能进行正常的自然时效,这种现象称为回归现象。在理论上回归处理不受处理次数的限制,但实际上,回归处理时很难使析出相完全重溶,造成以后时效过程中析出相呈局部析出,使时效强化效果逐次减弱。同时在反复加热过程中,固溶体晶粒有越来越大的趋势,这对性能不利。因此回归处理仅用于修理飞机用的铆钉合金,即可利用这一现象,随时进行铆接,而对其它铝合金很少有使用价值。

  时效是提高可热处理强化铝合金力学性能的重要手段,只有摸清了时效强化的规律及其对于不同合金组织与性能的影响,我们才能利用这一工艺来提高铝合金的综合性能,以获得预期的效果。