2014鋁合金熱處理的組織和性能研究

許璐迪+李彥峰+葛洋+高學紅

摘要2014鋁合金在經過熱處理后有嚴重的晶間腐蝕傾向，抗晶間腐蝕的能力很差。通過我們深入研究它的組織變化和抗晶間腐蝕性能的關系，獲得在塑性和強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。

關鍵詞2014鋁合金；金相組織；布氏硬度；晶間腐蝕

中圖分類號：TG166.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0027-01

2014鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Si系鋁合金，它屬于高強度鋁合金，具有較高的強度和硬度，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，因而廣泛應用于航空航天領域，近幾年也廣泛應用在高鐵事業上。但是其耐蝕性能較低，尤其是抗晶間腐蝕能力差，人工時效時有嚴重的晶間腐蝕傾向，降低材料的使用壽命，大大限制了它的工程應用，項目就是要研究和改善2014鋁合金的這一缺點，希望通過深入研究它的組織變化和抗晶間腐蝕性能的關系，獲得在塑性和強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有非常大的工程意義。

1試驗方法

我們的項目研究在經過一個月的文獻查閱和自主學習后，先初步制定出6種熱處理工藝，詳細情況見表1中前6組。我們對這次制定的工藝進行熱處理試驗，然后分別進行金相組織觀察并測定這6組試樣的性能，重點進行了布氏硬度測試和晶間腐蝕試驗以及金相組織觀察，通過對比不同組的組織和性能，分析熱處理對其的影響，然后更改熱處理的工藝參數，再次制定出6種熱處理工藝，詳細情況見表1中后6組，并分析組織和性能。表1為試驗中熱處理工藝介紹。

2實驗結果

在進行測定試樣性能時，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，試樣會存在各向異性，所以我們進行了垂直纖維方向和平行纖維方向的布氏硬度測定和金相組織的拍照觀察，還進行晶間腐蝕實驗，得到的布氏硬度和晶間腐蝕情況見表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 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 116.48 118.37 6.9 處/cm

2號 116.73 117.25 5.6 處/cm

3號 117.14 117.76 2.0 處/cm

4號 114.59 114.07 8.3 處/cm

5號 114.32 114.12 1.4 處/cm

6號 122.96 116.21 2.9 處/cm

7號 107.29 114.59 2.4 處/cm

8號 115.09 118.52 5.9 處/cm

9號 116.44 115.74 2.3 處/cm

10號 114.78 112.67 1.8 處/cm

11號 111.85 117.72 6.7 處/cm

12號 113.87 114.24 3.3 處/cm

從布氏硬度數據中能很明顯的對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較高的硬度，而平行纖維的面硬度值相對較低。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，晶間腐蝕的情況嚴重。

我們項目研究的重點是研究得到合理的熱處理工藝，獲得強度硬度下降不太大，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比得到3號和9號就符合我們所要獲得的試樣，硬度值相對較高，抗晶間腐蝕的能力很顯著。我們還進行了金相組織觀察。通過對比第9號試樣與其它試樣的組織狀況分布差別，發現第9號試樣的組織狀態中析出相在晶界處的數量明顯很少，偏聚的相的分布也少，分析其組織與性能的關系，應該是晶界處的第二相的數量減少，有減輕晶界弱化的可能性，從而大大提高抗晶間腐蝕性能，同時也有著相對較高的硬度。應該是通過回歸處理后再進行時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，原因應該在于此。

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

最終我們分析得到9號試樣的熱處理工藝是十分合理的，即固溶處理505℃*80min+水冷+時效處理120℃*12h+回歸處理200℃*15mi+水冷+時效處理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

[1]楊斌，徐高磊，姚幼甫，等.同軸電纜用銅鋁復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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