摘 要：對(duì)高強(qiáng)鋁合金的熱處理技術(shù)進(jìn)行介紹與研究，將深冷處理與均勻化處理納入高強(qiáng)鋁合金的熱處理范疇，對(duì)高強(qiáng)鋁合金熱處理技術(shù)原理進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋁合金 熱處理 研究 技術(shù)

　　中圖分類號(hào)：TG14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2013)008-068-02

　　作者：邱書文

　　來源：《科協(xié)論壇·下半月》2013年第08期

　　作為一種性能比較高的材料，高強(qiáng)鋁合金不管是運(yùn)用到日常生活中，還是運(yùn)用到軍工業(yè)中，都具有非常廣泛的用途。相比于國外高強(qiáng)鋁合金，我國對(duì)高強(qiáng)鋁合金方面的研究不管是工藝技術(shù)和基礎(chǔ)理論，還是高強(qiáng)鋁合金的完善程度以及技術(shù)裝備水平都存在非常大的差距。將深冷處理與均勻化處理納入高強(qiáng)鋁合金的熱處理范疇，進(jìn)一步研究我國高強(qiáng)鋁合金熱處理技術(shù)。

　　1 均勻化處理

　　由于高強(qiáng)鋁合金具有非常高的合金化元素總量，因此，在鑄造鋁合金的過程中，均勻化是對(duì)其進(jìn)行初步處理的必經(jīng)工序。

　　在對(duì)合金凝固的過程中，通常會(huì)出現(xiàn)枝晶偏析，而對(duì)其進(jìn)行均勻化處理能夠降低或者消除枝晶組織及化學(xué)成分不均勻性，同時(shí)減少或者消除在對(duì)快速冷卻鑄錠的過程中所導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，使其熱塑性得到有效改善。對(duì)高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行均勻化處理可以保證在鑄造鋁合金的過程中出現(xiàn)的非平衡進(jìn)行二次溶解，降低二次溶解時(shí)的體積分?jǐn)?shù)，是合金塑性得到有效改善，提高在基體中高強(qiáng)鋁合金的固溶度，同時(shí)使其固溶強(qiáng)度得到提高。均勻化高強(qiáng)度鋁合金的時(shí)間越長，熱處理的過程也就會(huì)越徹底。但是，由于高強(qiáng)度鋁合金具有非常高的合金元素含量，所以，對(duì)高強(qiáng)度鋁合金進(jìn)行均勻化通常會(huì)很困難。首先從對(duì)合金性能進(jìn)行改善著手，目前對(duì)高強(qiáng)度鋁合金進(jìn)行均勻化的制度有幾種。對(duì)高強(qiáng)度鋁合金進(jìn)行研究表明，鋁合金兩極均勻化要比單級(jí)均勻化的效果好;短時(shí)保溫可以確保鋁合金粒子更快的析出彌散，對(duì)亞晶粒進(jìn)行細(xì)化，在一定程度上有利于合金綜合性能的提高。相比于鋁合金低溫均勻化，高溫均勻化更能加快鋁合金中合金元素的溶解進(jìn)程。

　　2 固溶處理

　　2.1 鋁合金強(qiáng)化固溶

　　對(duì)鋁合金進(jìn)行固溶處理是提煉過飽和固溶體的重要方式。強(qiáng)化固溶在鋁合金基體中將第二相能隨溫度的減少而下降的鋁合金進(jìn)行加熱，待其第二相能最大限度或者全部與合金如熔體中的溫度相溶，對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的保溫，要比第二相從溶入到析出的冷卻速度快，以此來獲取過飽和的空位及溶質(zhì)原子。

　　現(xiàn)階段，對(duì)高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行固溶處理的方法有強(qiáng)化固溶與一般固溶兩種。所謂強(qiáng)化固溶處理，其實(shí)指的是在一定溫度下，將其進(jìn)行一定時(shí)間的保溫，再通過一定的升溫速度進(jìn)行逐漸升溫，再對(duì)鋁合金保溫之后，將其置于室溫下進(jìn)行冷卻。若在冷卻的過程出項(xiàng)相同的時(shí)效制度，那么就能夠看到對(duì)高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行強(qiáng)化固溶的優(yōu)勢。

　　相比于一般固溶方式，強(qiáng)化固溶能夠在合金化元素總量不用提高的基礎(chǔ)上，對(duì)固溶體鋁合金的過飽和度進(jìn)行提高，而且還使沒有溶化掉的結(jié)晶相得以減少，對(duì)鋁合金抗斷裂性能的改善以及時(shí)效析出程度的提高具有重要意義，能夠有效提高其綜合性能。

　　2.2 鋁合金高溫預(yù)析出處理

　　所謂高溫預(yù)析出，其實(shí)指的就是先對(duì)鋁合金進(jìn)行充分的高溫固溶，再在比固溶溫度稍低的情況下進(jìn)行保溫，這就是所謂的兩步固溶法，以此來使晶內(nèi)與晶界的析出狀況得以改善，保證材料能夠有比較優(yōu)良的力學(xué)性能，特別是能夠改善鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕性能。

　　2.3 雙重淬火處理

　　相關(guān)研究表明，通過預(yù)先雙重淬火的方式對(duì)B95鋁合金進(jìn)行熱處理，不僅能夠使合金達(dá)到對(duì)其進(jìn)行單級(jí)時(shí)效后的合金強(qiáng)度值，而且還可以達(dá)到雙級(jí)時(shí)效后的塑性、強(qiáng)度以及抗腐蝕性。也就是說，在470℃的溫度下，對(duì)其進(jìn)行10分鐘的保溫，以作第一次淬火，然后還是在470℃的溫度下，對(duì)其進(jìn)行10分鐘的保溫，以作第二次淬火。在短時(shí)間內(nèi)，這種雙重淬火處理方式不會(huì)導(dǎo)致固溶體晶粒擴(kuò)張，也不會(huì)引起晶粒與金屬化合物粘連。第一次淬火可以使合金空位濃度得到很大程度的提高，確保了第二次淬火過程中的活性補(bǔ)溶。

　　3 時(shí)效處理

　　對(duì)高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行時(shí)效處理的方法主要分為分級(jí)時(shí)效與單級(jí)時(shí)效兩種。

　　3.1 單級(jí)時(shí)效處理

　　將GP區(qū)溶解溫度的臨界值TC作為合金熱處理的分界點(diǎn)，可以將單級(jí)時(shí)效進(jìn)行兩種形式的劃分，如圖1所示。根據(jù)鋁合金進(jìn)行時(shí)效之后的具體組織，又可以將時(shí)效分為峰值時(shí)效和欠時(shí)效以及過時(shí)效三種。 其中欠時(shí)效具有比較低的 時(shí)效溫度，也可以說時(shí)效期比較短，這樣能夠保留合金比較高的合金塑性。但是過時(shí)效卻和欠時(shí)效相反，過時(shí)效能夠保證合金有比較好的綜合性能。

　　3.2 雙級(jí)時(shí)效處理

　　所謂雙級(jí)時(shí)效，其實(shí)指的是在溫度不同的情況下對(duì)合金進(jìn)行兩次時(shí)效(見圖2)。

　　第一級(jí)時(shí)效屬于低溫預(yù)時(shí)效，這種時(shí)效在高強(qiáng)鋁合金熱處理中為成核處理時(shí)期，處理成密度比較高的GP區(qū)。一般情況下，GP區(qū)位均勻生核，待到GP區(qū)形成足夠大的尺寸，就能作為時(shí)效沉淀相的核心，在很大程度上使組織均勻性得到提高。此外，預(yù)時(shí)效的溫度要比GP區(qū)溶解溫度低。而GP區(qū)在時(shí)效溫度比較高的狀況下還能穩(wěn)定存在的，可以對(duì)其優(yōu)先成核，并進(jìn)行'相的轉(zhuǎn)化。

　　4 形變熱處理

　　所謂形變熱處理，其實(shí)是一種能夠?qū)崽幚砗退苄宰冃芜M(jìn)行聯(lián)合處理的工藝。這種處理方式的目的就是能夠使合金精細(xì)結(jié)構(gòu)與合金過渡沉淀相分布得以改善，以形成比較高的韌性、強(qiáng)度以及抗蝕性。高強(qiáng)鋁合金的形變熱處理的處理類型有很多種，像高溫形變、最終形變、中間形變以及低溫形變等。其中對(duì)Al-Cu-Mg高強(qiáng)度鋁合金處理最為有效的是低溫形變熱處理，但不利于Al-Zn-Mg-Cu高強(qiáng)合金處理。增大高強(qiáng)鋁合金的冷變形量，使其沉淀的速度得以加快，使合金的硬度得以提高。然而，合金在冷變形之后，降低了合金的時(shí)效強(qiáng)度，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是相存在不均勻現(xiàn)象。

　　5 總結(jié)

　　與國外相比，我國高強(qiáng)鋁合金的熱處理技術(shù)還存在非常大的差距，所以，在對(duì)高強(qiáng)鋁合金熱處理原理及技術(shù)進(jìn)行神人研究與探討的過程中，還要對(duì)計(jì)算機(jī)控制與模擬合金熱處理技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)。對(duì)于這方面的發(fā)展與進(jìn)步，還有待進(jìn)一步考察與研究。

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