高強鋁合金的熱處理工藝分析

張艷濤

（山東諾維科輕量化裝備有限公司技術(shù)發(fā)展部 山東龍口 265705）

摘 要：高強鋁合金是一種性能較好的合金材料，在人們的生活生產(chǎn)之中都能夠看見鋁合金的身影。我們國家的工藝水平與發(fā)達國家相比依然有著非常大的距離。然而國內(nèi)市場對于高強鋁合金的需求數(shù)量日益提升，經(jīng)過運用目前所具備的科技手段優(yōu)化高強鋁合金加工環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的熱處理問題，一定可以增強高強鋁合金的制造水平。

關(guān)鍵詞：高強鋁合金；熱處理；工藝

1 前言

高強鋁合金無論是在日常生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)，又或是在軍工領(lǐng)域，均有著大量的運用。與國外的高強鋁合金對比而言，我們國家對于高強鋁合金層面的探討無論是基礎理論與工藝技術(shù)，又或是完善程度及技術(shù)水準均有著較大的差距。將均勻化處理和深冷處理融入至高強鋁合金的熱處理范圍之內(nèi)，更加深入的探討我們國家當前高強鋁合金常見的熱處理技術(shù)。

2 高強鋁合金概述

高強鋁合金所指的是以鋅鋁鎂鋁銅合金為主的合金。純鋁的密度相對較低，有著較好的塑性，然而強度偏低。在航空領(lǐng)域的運用，低密度原料的選取是提升有效載荷最為主要的方式，鋁是最佳的選取。然而其強度的增強便需經(jīng)過合金化處理。經(jīng)過幾十年時間的分析總結(jié)，以鋅鋁銅鎂為主的高強鋁合金已經(jīng)大量的運用于航空業(yè)之中。最具代表性的美國牌號有7075等等，中國已經(jīng)將其命名為7A75。

3 高強鋁合金的熱處理工藝

3.1 均勻化處理

由高強鋁合金的組成而言，其包含著非常多的合金化元素，則均勻化處理是合金實施初期的處理所無可或缺的環(huán)節(jié)。從事鋁合金相關(guān)工作的員工均了解，合金在冷卻凝固之時均會發(fā)生枝晶偏析的問題，采取均勻化處理能夠使得晶內(nèi)的化學組分均勻的布局，進而增強鑄錠的熱塑性。均勻化處理可以減少非平衡第二相的體積分數(shù)，提升合金的塑性及其在基體里面的固溶度，以實現(xiàn)增強合金固溶強度的最終目標。在針對高強鋁合金實施均勻化處理之時運用的時間愈久，處理環(huán)節(jié)就更加的充分，所加工的鋁合金便會具備較高的強度。然而，因為高強鋁合金有著非常多的合金元素，其便造成均勻化處理大多難以完成。由目前合金均勻處理技術(shù)的運用層面而言，有幾個相對較好的均勻化機制獲得了大量的運用。第一，兩級均勻化與單極均勻化相比有更加好的成效；第二，短暫性的保溫可以彌散析出粒子，以使得亞晶粒子獲得細化；第三，運用高溫實施均勻化可以加速合金的溶解，為后期的技術(shù)處理奠定較好的基礎。經(jīng)過相關(guān)研究可知，通過均勻化處理之后的高強鋁合金，枝晶間偏析的問題大幅度的降低，同時展示出了間斷性布局的狀況；均勻化在經(jīng)過保溫以后快速的冷卻，可以獲得相對較高的析出相密度。

3.2 固溶處理

（1）強化固溶

針對合金材料實施強化固溶處理，是提煉原料之中過度飽和的固溶體的重要方式。在合金基體里面，強化固溶能夠使得第二相伴隨溫度的減小而不斷降低以對合金實施加熱處理，在第二相最大化又或是完全融入至合金熔體里面之時，對其實施一段時間的保溫，運用此形式，能夠合理的降低第二相溶入至析出此環(huán)節(jié)的具體時間，如此可以科學的獲取過飽和的溶質(zhì)原子與空位等等。

（2）合金的高溫預析出

運用高溫預析出的形式針對合金實施處理，能夠?qū)辖鸩牧线M實施更加深入的高溫加熱，以促進合金可以快速的滿足固溶狀態(tài)。此后，以到達固溶狀態(tài)的合金原料為基石，以少于合金固溶加熱的環(huán)境為參照，針對合金材料實施保溫，進而達到兩步合金固溶。經(jīng)過此處理形式的運用，可以合理的優(yōu)化合金晶內(nèi)同晶界現(xiàn)實的析出情況，確保可以在力學性能層面材料能夠具有非常好的性能，進而推動合金本身的抗腐蝕性獲得較大的增強。

（3）雙重淬火

經(jīng)過有關(guān)研究可知，運用雙重淬火針對合金材料實施熱處理，不僅能夠使得合金迅速的滿足其單級時效以后的合金強度值需求，同時還可以實現(xiàn)雙級失效以后的抗腐蝕性、強度以及塑性需求。因此能夠得知，在溫度為470℃的背景下，針對合金實施一次10分鐘的保溫，進行1次淬火；此后，依然在此高溫（470℃）背景之下，再次對合金實施10分鐘的保溫，對其實施2次淬火。

3.3 時效處理

（1）單級時效處理

將GP區(qū)溶解溫度的界限值TC當作合金熱處理的分界，能夠把單級時效區(qū)分為兩種完全不同的模式。按照鋁合金實施時效以后的相應組織，同樣能夠把時效劃分成欠時效、過時效以及峰值時效等。其間欠時效的溫度相對偏低，如此可以確保合金有較高的塑性。然而欠時效與過時效完全相反，過時效可以確保合金具備相對較好的綜合性能。

（2）雙級時效處理

雙級時效所代表的是在溫度不一樣的背景之下針對合金實施兩次不同的時效。第一級的時效歸屬低溫的預時效，此類時效在高強鋁合金熱處理環(huán)節(jié)是成核處理階段，處理為密度相對較大的GP區(qū)。在正常狀況之下，GP區(qū)位穩(wěn)定生核，在GP區(qū)產(chǎn)生相應的尺寸之時，便可以當作時效沉淀相的中心，能夠推動組織均勻性不斷提升。除此之外，預時效的溫度與GP區(qū)的溶解溫度對比相對較低。但是GP區(qū)在時效溫度相對較高的背景之下可以平穩(wěn)存在的，能夠優(yōu)先成核。

3.4 形變熱處理

形變熱處理是一個將塑性形變和熱處理融合運用的技術(shù)。其最終目標便是優(yōu)化過渡沉淀相的布局以及合金的架構(gòu)，以取得比較高的抗蝕性、強度以及韌性等等。形變熱處理包含非常多的種類，例如：高溫形變熱處理、低溫形變熱處理、中間形變熱處理等等。低溫形變熱處理對于Al-Cu-Mg系列的合金有著非常好的功效，然而卻不適用于AI-Zn-Mg-Cu系列的合金。冷變形量提升，沉淀加速同時提升了硬度，然而合金冷變形以后強度有所削弱，其是由于位錯導致η相的不均所造成的。高溫形變熱處理將熱加工當作固溶處理，然而處理以后的產(chǎn)品快速的淬火。

4 結(jié)語

在高強鋁合金加工環(huán)節(jié)，熱處理技術(shù)的運用是必不可少的，其對于高強鋁合金最終的性能有著決定性的作用，所以對于熱處理技術(shù)實施調(diào)控是材料生產(chǎn)的核心所在。因為我們國家的高強鋁合金生產(chǎn)技術(shù)相對較遲，有關(guān)的熱處理技術(shù)同樣比較滯后，若想增強熱處理技術(shù)，便需要增強熱處理技術(shù)的全球溝通，同時在特定的時間段內(nèi)選取專業(yè)性的人才到技術(shù)領(lǐng)先的國家進行學習，進而更加好的改善國內(nèi)的熱處理技術(shù)，進而推動高強鋁合金品質(zhì)的提升。

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