2014鋁合金熱處理的組織和性能研究

許璐迪+李彥峰+葛洋+高學(xué)紅

摘要2014鋁合金在經(jīng)過(guò)熱處理后有嚴(yán)重的晶間腐蝕傾向，抗晶間腐蝕的能力很差。通過(guò)我們深入研究它的組織變化和抗晶間腐蝕性能的關(guān)系，獲得在塑性和強(qiáng)度下降不太大的情況下可大大提高它的抗晶間腐蝕性能的熱處理工藝，得到組織中析出分布均勻，細(xì)小彌散的相，晶界處偏聚相也減少的試樣，從而提高了硬度，抗晶間腐蝕腐蝕能力也大大提高。

關(guān)鍵詞2014鋁合金；金相組織；布氏硬度；晶間腐蝕

中圖分類(lèi)號(hào)：TG166.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0027-01

2014鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Si系鋁合金，它屬于高強(qiáng)度鋁合金，具有較高的強(qiáng)度和硬度，也具有很好的塑性和韌性，它的鍛造性、耐熱性以及可焊性良好，因而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，近幾年也廣泛應(yīng)用在高鐵事業(yè)上。但是其耐蝕性能較低，尤其是抗晶間腐蝕能力差，人工時(shí)效時(shí)有嚴(yán)重的晶間腐蝕傾向，降低材料的使用壽命，大大限制了它的工程應(yīng)用，項(xiàng)目就是要研究和改善2014鋁合金的這一缺點(diǎn)，希望通過(guò)深入研究它的組織變化和抗晶間腐蝕性能的關(guān)系，獲得在塑性和強(qiáng)度下降不太大的情況下可大大提高它的抗晶間腐蝕性能的熱處理工藝。所以我們的研究將會(huì)有非常大的工程意義。

1試驗(yàn)方法

我們的項(xiàng)目研究在經(jīng)過(guò)一個(gè)月的文獻(xiàn)查閱和自主學(xué)習(xí)后，先初步制定出6種熱處理工藝，詳細(xì)情況見(jiàn)表1中前6組。我們對(duì)這次制定的工藝進(jìn)行熱處理試驗(yàn)，然后分別進(jìn)行金相組織觀察并測(cè)定這6組試樣的性能，重點(diǎn)進(jìn)行了布氏硬度測(cè)試和晶間腐蝕試驗(yàn)以及金相組織觀察，通過(guò)對(duì)比不同組的組織和性能，分析熱處理對(duì)其的影響，然后更改熱處理的工藝參數(shù)，再次制定出6種熱處理工藝，詳細(xì)情況見(jiàn)表1中后6組，并分析組織和性能。表1為試驗(yàn)中熱處理工藝介紹。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在進(jìn)行測(cè)定試樣性能時(shí)，我們考慮到我們用到的是軋制2014鋁合金板材，其中存在纖維組織，試樣會(huì)存在各向異性，所以我們進(jìn)行了垂直纖維方向和平行纖維方向的布氏硬度測(cè)定和金相組織的拍照觀察，還進(jìn)行晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)，得到的布氏硬度和晶間腐蝕情況見(jiàn)表2。

表22014鋁合金不同熱處理后的布氏硬度值和晶間腐蝕情況

組號(hào) 平行于纖維方向/HB 垂直于纖維方向/HB 腐蝕情況

（垂直纖維方向）

1號(hào) 116.48 118.37 6.9 處/cm

2號(hào) 116.73 117.25 5.6 處/cm

3號(hào) 117.14 117.76 2.0 處/cm

4號(hào) 114.59 114.07 8.3 處/cm

5號(hào) 114.32 114.12 1.4 處/cm

6號(hào) 122.96 116.21 2.9 處/cm

7號(hào) 107.29 114.59 2.4 處/cm

8號(hào) 115.09 118.52 5.9 處/cm

9號(hào) 116.44 115.74 2.3 處/cm

10號(hào) 114.78 112.67 1.8 處/cm

11號(hào) 111.85 117.72 6.7 處/cm

12號(hào) 113.87 114.24 3.3 處/cm

從布氏硬度數(shù)據(jù)中能很明顯的對(duì)比出垂直纖維方向和平行纖維方向的布氏硬度存在差異，垂直纖維方向的面有著相對(duì)較高的硬度，而平行纖維的面硬度值相對(duì)較低。另外試樣的硬度與抗晶間腐蝕性能是相互矛盾的，硬度高的試樣，抗晶間腐蝕性能就差，晶間腐蝕的情況嚴(yán)重。

我們項(xiàng)目研究的重點(diǎn)是研究得到合理的熱處理工藝，獲得強(qiáng)度硬度下降不太大，而抗晶間腐蝕的能力很顯著的試樣。從布氏硬度和晶間腐蝕情況表中可以對(duì)比得到3號(hào)和9號(hào)就符合我們所要獲得的試樣，硬度值相對(duì)較高，抗晶間腐蝕的能力很顯著。我們還進(jìn)行了金相組織觀察。通過(guò)對(duì)比第9號(hào)試樣與其它試樣的組織狀況分布差別，發(fā)現(xiàn)第9號(hào)試樣的組織狀態(tài)中析出相在晶界處的數(shù)量明顯很少，偏聚的相的分布也少，分析其組織與性能的關(guān)系，應(yīng)該是晶界處的第二相的數(shù)量減少，有減輕晶界弱化的可能性，從而大大提高抗晶間腐蝕性能，同時(shí)也有著相對(duì)較高的硬度。應(yīng)該是通過(guò)回歸處理后再進(jìn)行時(shí)效處理使得組織的析出相分布均勻化，晶界處偏聚的相大大減少，從而提高了硬度，抗晶間腐蝕腐蝕能力也大大提高。后六組試樣的抗晶間腐蝕的性能都明顯挺高了，原因應(yīng)該在于此。

我們還對(duì)比了3號(hào)試樣與其它試樣的晶相組織照片，發(fā)現(xiàn)3號(hào)試樣的組織不均勻，相的分布也不如9號(hào)試樣那么彌散分布。但是3號(hào)竟然有著較高的硬度和抗晶間腐蝕能力，原因是3號(hào)試樣晶粒細(xì)小，晶界明顯增多，使得晶間腐蝕的裂紋深度大大增加了，如同樹(shù)根一樣，每一處晶間腐蝕的裂紋條數(shù)和深度很大，抗晶間腐蝕的性能遠(yuǎn)不如9號(hào)。

最終我們分析得到9號(hào)試樣的熱處理工藝是十分合理的，即固溶處理505℃*80min+水冷+時(shí)效處理120℃*12h+回歸處理200℃*15mi+水冷+時(shí)效處理160℃*12h的熱處理工藝，獲得的試樣硬度下降不太大，而抗晶間腐蝕性能顯著，晶相組織也很均勻。

參考文獻(xiàn)

[1]楊斌，徐高磊，姚幼甫，等.同軸電纜用銅鋁復(fù)合帶中間退火工藝的研究[J].特種鑄造及有色合金，2010（01）.

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