論熱處理工藝對鋁合金性能的影響

冉文君

（新疆眾和股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

為了響應低碳環(huán)保、節(jié)能減排的倡導，并契合我國汽車輕量化、大飛機和高鐵“走出去”戰(zhàn)略進程，研究鋁合金材料成為了現(xiàn)階段的熱點，并取得了較好的成果[1]。

1 實驗材料、設備以及實驗方法

1.1 實驗材料

此次實驗選擇ZLG01L鋁合金，其中加入了一定量的銅和鈰，各自占比為4%和0.5%。中間合金型號為Al-Cu30以及Alce6。Al-ce6屬于采取自溶方式獲取到的，將六氯乙烷作為變質(zhì)劑。

1.2 試樣制備

首先，加入鋁合金，待其處在溶解狀態(tài)之后，加入一定量的Al-Cu以及Al-ce合金，將其作為中間合金，然后上調(diào)溫度到680℃，保持12min，再攪拌液體，確保其均勻性，保溫10min后轉(zhuǎn)移到金屬模具之中進行冷卻，滿足冷卻條件之后，方可將試樣取出。

1.3 固溶處理與時效分析

對鋁合金性能予以分析的過程中，熱工藝處理制度見表1、表2。

表1 熱處理工藝

表2 熱處理工藝

2 實驗結(jié)果分析

要想更加全面的展示出固溶溫度以及時效溫度對鋁合金性能產(chǎn)生的影響，通過3種固溶溫度。并比較了3種溫度中鋁合金強度以及硬度。圖1、圖2、圖3指的是3組固溶溫度和時效溫度變化趨勢。

圖1 固溶溫度和實效溫度變化

圖2 溫度變化對鋁合金產(chǎn)生的影響

通過對上圖的分析能夠得出，通過高溫固溶處理之后，鋁合金在強度以及硬度方面，均高于固溶處理過程中的強度和硬度。要想促進固溶溫度的提高，需對原子擴散速度予以適當?shù)恼{(diào)整，確保鋁合金元素能夠順利的融入到基體之中，待完成冷卻指標時，基體就會出現(xiàn)飽和，進而析出許多強化相，強化效水平也隨之上升，同時固溶溫度的提高，會加強鋁合金抗拉強度和硬度。其次，在相同固態(tài)溫度狀態(tài)中，時效溫度存在的差異會影響不同鋁合金試樣的抗拉強度[2]。

在500℃固態(tài)溫度中，溫度上升會推動鋁合金試樣抗拉強度和硬度的提高，并在175℃實現(xiàn)最大值。若溫度為200℃，那么會析出許多的粗顆粒，同時強度和硬度也會上升。溫度在150℃時，析出粒子會減少，削弱位借阻礙，進而導致鋁合金強度和硬度出現(xiàn)下降的情況。當時效溫度提高時，合金硬度會隨之增強，在200℃時就不會產(chǎn)生硬度降低的情況。出現(xiàn)以上情況的原因在于大量合金要素進入集體中，需要通過更高溫度才可以將其析出，200℃顯然無法滿足最高溫度的相關要求。

圖3 溫度變化發(fā)展趨勢

通過圖3能夠得出，處于500℃固溶狀態(tài)中，溫度的上升會導致沖擊韌性逐漸降低，然后又立即出現(xiàn)上升的情況。導致此情況的原因在于，試樣時效狀態(tài)溫度較低，析出的元素量不多，且屬于分散狀況，錯位運動阻力隨之上升，進而增強鋁合金強度和硬度，但韌性并未得到提升。固溶溫度為200℃時，位錯運動效果會顯著提高，并加強鋁合金試樣韌性。在固溶溫度為520℃～540℃的過程中，韌性又會逐漸降低，原因在于合金元素在基體之中遇到高溫會進行析出，進而加強合金強度，降低韌性的狀況。

3 結(jié)語

綜上所述，若保溫時間不變，那么固液處理溫度和鋁合金元素之間呈正比關系，會促進固溶飽和度提高，同時時效性溫度的提高，會析出更多的第二相，進而加強抗拉強度，沖擊韌性則降低。固溶溫度在520℃時，固溶時間3h，時效溫度處在175℃，屬于最佳鋁合金熱處理工藝方式。