6063的(de)鋁棒淬(cui)火後，硬度(du)、強度以(yi)及物(wu)理(li)性能(neng)

鋁合金(jin)鑄(zhu)件的熱處理就(jiu)是選(xuan)用某一熱(re)處理規(gui)範(fan)，控(kong)製加熱速(su)度升(sheng)到(dao)某一相應溫度下保溫-定(ding)時間並(bing)以- -定得速度冷卻，改(gai)變(bian)其合(he)金的組織(zhi)，其(qi)主(zhu)要目(mu)的是提(ti)高合金的力(li)學(xue)性(xing)能，增強耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能，改善(shan)加(jia)工型能，獲得尺(chi)寸的穩定性。

鋁(lv)合金熱處理特(te)點

眾所周知(zhi),對(dui)於含(han)碳(tan)量(liang)較(jiao)高(gao)的鋼(gang)，經淬火(huo)後(hou)立(li)即(ji)獲(huo)得很(hen)高的硬度，而(er)塑性則(ze)很低(di)。然(ran)而對鋁合金並不(bu)然，鋁合金剛(gang)淬火後，強(qiang)度與(yu)硬度並不立即升高，至(zhi)於塑(su)性非但(dan)沒(mei)有(you)下降，反(fan)而有所(suo)上(shang)升。但這種淬火後的合金，放(fang)置一段(duan)時間(jian) (如(ru)4~6晝(zhou)夜(ye)後)， 強度和硬(ying)度會(hui)顯(xian)著(zhu)提高,而塑性則明(ming)顯降低。淬火後鋁合金的強度、硬度隨時間增長(zhang)而顯著提高的現(xian)象，稱(cheng)為(wei)時效。時(shi)效(xiao)可(ke)以在(zai)常(chang)溫下發生(sheng)，稱自(zi)然時效，也可以在高於(yu)室溫的某(mou)-溫(wen)度範圍(wei)(如(ru)100~200C )內發(fa)生，稱人(ren)工(gong)時效。

鋁合金時效強化(hua)原理

鋁合金的時效硬化是-一(yi)個相(xiang)當複(fu)雜的過(guo)程(cheng)，它(ta)不僅(jin)決(jue)定於合金的組成、時效工藝，還(hai)職(zhi)決於合金在生產(chan)過程中縮(suo)造(zao)成(cheng)的缺陷(xian)，特別(bie)是(shi)空(kong)位、位(wei)錯(cuo)的數(shu)量和(he)分布(bu)等。目前(qian)普(pu)遍(bian)認(ren)為時效硬化是溶質(zhi)原(yuan)子(zi)偏聚(ju)形成硬化區的結果(guo)。

鋁合金在淬火加熱時，合金中形成了空位，在淬火時，由於冷(leng)卻快(kuai),這些空位來(lai)不及(ji)移(yi)出(chu)，便被(bei)“固定”在晶體(ti)內。這些(xie)在過飽(bao)和固溶體內(nei)的空位大多與溶(rong)質原子結合在一起(qi)。由(you)於過飽和固溶體處(chu)於不穩(wen)定狀態，必(bi)然向平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態轉(zhuan)變，空位的存(cun)在，加速了(le)溶質原子的護(hu)散(san)速度，因(yin)而加速了溶質原子的偏聚。

硬化區(qu)的大(da)小和數量取決於淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越(yue)高，空位依(yi)度越大，硬化區的數量也(ye)就越多，硬化區的尺寸減小。淬火冷卻(que)速度越大,固溶體內所固定的空位越多(duo)，有利於增加硬化區的數量，減(jian)小硬化區的尺寸(cun)。

沉(chen)澱(dian)硬化合金係的一一個(ge)基(ji)本特征(zheng)是隨溫度而變化的平衡固溶度，即隨(sui)溫度增(zeng)加固溶度增加,大多數可熱處理強化的的鋁合金都(dou)符(fu)合這一條(tiao)件(jian)。沉澱硬化所要(yao)求(qiu)的溶解(jie)度一溫度關係，可用鋁銅係的A1- 4Cu合金說(shuo)明合金時效的組成和結(jie)構(gou)的變化。圖3- 1鋁銅係(xi)富(fu)鋁部(bu)分(fen)的二(er)元(yuan)相圖(tu)，

在548C進行(xing)共(gong)晶轉變L- +0.+ 8( AI2Cu)。銅在o相中(zhong)的極限(xian)溶解度5. 65% ( 548"C ) ,隨著溫度的下降(jiang)，固溶度急(ji)劇減小(xiao)，室(shi)溫下約為0.05%。

在時效熱處理過程中，該合金組(zu)織有以下幾個變化過程:

形成溶質原子偏(pian)聚區-GP( I )區在新淬火狀態(tai)的過飽和固(gu)溶體中，銅原子在鋁晶(jing)格(ge)中的分布是任(ren)意(yi)的、無(wu)序的。時效初(chu)期(qi)，即時效溫度低或(huo)時效時間短(duan)時，銅原子在鋁基體上的某些晶麵(mian)上聚集(ji),形成溶質原子諞聚區，稱GeP( 1 )區。GP( 1 )區與基體o保持(chi)共格關係，這(zhe)些聚合體構成了提高抗變形的共格應變區，故使合金的強度、硬度升高。

G-P區有序(xu)化一形成GP( II )區

隨著時效溫度升高或時效時間延長，銅原子繼(ji)續(xu)偏聚並發生有序化,即形(xing)成GP( II)區。它與基體c仍保(bao)持共格關係，但尺寸較GP( I )區大。它可視(shi)為中間過渡(du)相，常用8”表(biao)示(shi)。它比(bi)GP( I )區周圍的畸(ji)變更(geng)大，對位錯運(yun)動(dong)的阻(zu)礙(ai)進一步(bu)增大 ,因此時 效強化作用(yong)更大 ，”相析(xi)出階(jie)段為合金達(da)到最(zui)大強化的階段。

形成過渡相’

隨著時效過程的進一步發展(zhan)，銅原子在GP( II )區繼續諞(pian)聚，當銅原子與鋁原子比為1 :2時,形成過渡相’。由於8'的點陣常數發生較大的變化,故(gu)當(dang)其形成時與基體共格關係開始(shi)破壞(huai),即由完(wan)全共格變為局(ju)部共格,因此日(ri)’相周(zhou)圍基體的共格畸變減弱，對位錯運動的阻礙作(zuo)用亦(yi)減小,表現在合金性能上硬度開(kai)始下降。由此可見，共格畸變的存在是造成合金時效強化的重(zhong)要因索。

形成穩定的8相

過渡相從鋁基固溶體中完全脫(tuo)溶，形成與基體有明顯界麵的獨(du)立的穩定相A12Cu ,稱為相此時8相與基體的共格關係完全破(po)壞，並有自己(ji)獨立的晶格,其畸變也隨之(zhi)消(xiao)失(shi)，並隨時效溫度的提高或時間的延(yan)長,相的質點(dian)聚集長大，合金的強度、硬度進(jin)-步下降，合金就軟化並稱為“過時效”。相聚集長大而變得(de)粗大。

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