熱處理工藝對高強鋁合金性能的影響探究

尚麗麗

摘 要：Al-Zn-Mg-Cu合金是一種高強度鋁合金，被大量的運用至航空航天行業，但是此系合金的耐腐蝕性相對偏差，嚴重影響了此系合金的運用范疇。本文就熱處理工藝對高強鋁合金性能的影響進行深入地探究。

關鍵詞：高強鋁合金；熱處理工藝；性能；影響

1 引言

鑄造鋁合金是一種極為常見的金屬原料，憑借其高強度、低密度等優勢。在航空、航天、機械以及汽車等領域有著大量的運用。伴隨現代化工業與鑄造工藝的迅猛發展。針對鑄造鋁合金，特別是具備毒液性能，例如：具備較強的耐腐蝕性、優異的耐磨性以及強度較高的鑄造鋁合金，需求量日益增大。

2 熱處理工藝簡介

熱處理所指的是金屬原料在固態下，經過保溫、加熱又或是冷卻等方式，轉變材料內部又或是外表的化學組分和組織，以取得所需性能的一類金屬熱加工技術。

3 高強鋁合金概述

純鋁主要有高純鋁與工業純鋁兩種不同的形式，在含鋁量層面有著非常微妙的差異。即使純鋁具備較大的塑性，然而其強度相對較低，因此純鋁的運用量相對較少。鋁合金便是在純鋁里面加入合金，以使得其具備全新的特性滿足運用需求。鋁合金主要有鑄造材料與加工材料兩種，其又可以劃分為熱處理型合金與非熱處理型合金。

現階段，全球范圍內一共有40多種Al-Zn-Mg-Cu系超高強合金的標準牌號。所有的組分里面Mg與Zn元素發揮著主導的強化作用，其次，Cu具備加強材料抵抗腐蝕性的功能。合金里面還包含其他的輔助元素（例如：Cr、Mn、Mr、Zr以及B等等）以及Si、Fe等有一定危害性的雜質。合金的性能便可以經過針對材料的導電率、硬度、拉伸性以及極化曲線等實施檢測。高強鋁合金的常溫力學性遭受熱處理環境所造成的影響，合金的屈服強度、抗拉強度、塑性以及導電率等均發生了不同程度的降低又或是提高。

4 熱處理工藝對高強鋁合金性能影響的實驗案例分析

（1）材料成分分析

高強鋁合金往往是由Cu、Al、Mg、Si、Ti以及Mn等相關元素所構成，各個元素比例不一樣，其力學性能也有著較大的差異。為了盡可能的減少試驗進行的次數，防止試驗的隨機性，本文運用了正交試驗法，正交試驗取5個不同的因素，主要包括Mg、Si、M n、Cu以及Ti等元素，其它的是Al，每個4水平，以L16（45）進行表示，按照正交試驗表，一共組織了16次試驗。所有的試驗以5 kg配料，熔化，電阻坩鍋爐熔煉，熔體處理手段以及16次試驗配料等完全一樣，每一次澆鑄12根試棒，用以熱處理試驗以及力學性能測試。

（2）熱處理工藝

對于力學性能需求相對較高的元件，鑄造鋁合金在鑄態環境下的力學性是否可以達到相應的運用需求，需要經過熱處理不斷加強鑄件的力學性能與其它運用性能。鑄造鋁合金具備多相組織特點，固溶體晶粒附近有著非常多粗大的共晶組織，固溶體濃度的不平衡性存在第二相質點，晶粒之間不但存在著氣孔的顯微縮孔，同時還夾著部分金屬，其均可以促使晶粒相互隔絕，嚴重影響擴散環節的實施，鑄造鋁合金熱處理的強化機理便是以合金組元又或是金屬間化合物在鋁的固溶體里面的溶解程度的改變為基石，經過淬火加人工時效以達到的。

為了能夠確定最優的熱處理方案，明確了3種不同的熱處理工藝方案，都是淬火加人工時效，其淬火方案如圖1、圖2與圖3所示，人工時效都是（175±5）℃并且保溫8 h以后再出爐進行空冷。所有試驗澆鑄的12根試棒分為三個不同的小組，每個小組4根，根據以上3種不同的熱處理方案實施淬火加人工時效處理，熱處理以后的試棒送到力學室進行力學性能測試。從最終的測試結果可知：鋁合金組元配方不一樣在同等熱處理工藝環境下的力學性能也完全不一樣；在完全一樣的配方環境下，不一樣的熱處理工藝其所產生的力學性能也是完全不一樣的。全面考慮正交試驗里面所有因素不一樣水平的優劣程度，明確起一個最優的元素比列方案：Mg占1%，Si占11.4%，Mn占0.15%，Cu占0.8%以及Ti占0.15%，其它的用Al。以此配方反復實施3次試驗，結果如表1所示。

從表1能夠得知，方案3效果最佳，力學性能可以達到相關需求同時減少了淬火所需的時間，節約大量的能源。其次以完全一樣的配方，運用方案3實施3次反復性的試驗，檢測結果見表2。

5 結論

高強鋁合金是一種熱處理型鋁合金，不一樣的熱處理工藝對于鋁合金的性能有著完全不一樣的影響。經過對于熱處理工藝的分析，對于加強材料的加工能力與合金的性能具有非常重要的意義。

參考文獻：

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