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铝合金时效

铝合金时效(aluminium alloy aging):可热处理强化铝合金淬火后停放在室温或较高温度下以提高性能的方法。

这是铝合金热处理常用的方法之一。室温下进行的时效称“自然时效”,在高于室温下进行的时效称“人工时效”。时效处理是提高铝合金力学性能和改善理化性能的重要手段。时效硬化现象最先由德国学者维尔姆(Awilm) 于1906年在研究铝一铜一镁系硬铝合金时发现,之后在其他铝合金系中也发现了这种现象。1938年,法国学者纪尼埃(A.Guinier)和比利时学者普雷斯顿(G.D Prton)各自独立地阐明了铝合金的时效硬化是由溶质原子形成的富集区(G.P.区)所致。其后,人们对铝合金的时效行为进行了大量的研究。在采用电子显微镜直接观察时效的微观结构变化后,对铝合金时效本质有了更加深入的了解。可热处理强化铝合金,淬火后形成过饱和固溶体,在室温或稍高温度中加热能发生分解,其过程通常包括G.P.区、亚稳定相(铝铜系合金用θ和θ`表示,铝镁硅系合金用β表示,铝锌镁系和铝锌镁铜系合金用η和T表示等)和稳定相三个阶段。G.P.区是与铝基体完全共格的,亚稳定相与铝基体部分共格,稳定相与铝基体非共格。共格或部分共格都能引起铝基体晶格的畸变,因而导致铝合金硬度和强度的升高以及其他性能的变化。当析出非共格的稳定相时,合金即开始“软化”,强度降低。不同系的铝合金,从G.P.区到亚稳定相再到稳定相的具体析出顺序是不同的。常用工业铝合金的时效序列如下: 铝铜系合金:G.P.区(盘状)~θ`(盘状)~θ(CuAl2) (片状), 铝铜镁系合金:G.P.区(杆或球状)~S`~S(Al2CuMg) (针状或球状) ,铝镁硅系合金:G.P.区(杆状)~β‘’~β`~β(Mg2Si) (针状), 铝锌镁系合金:G.P.区(球状)~η`(片状)~η(MgZn2) (球状) 或T`~T(Mg3Zn3Al2) ,铝锌镁铜系合金的时效序列和铝锌镁系合金的相同。图1和图2分别是中国牌号2A12(LY12)(铝铜镁系)和7A09(LC9)(铝锌镁铜系)合金人工时效后的电子显微镜照片,图1示出的是片状的S`析出相,图2示出的是球状的丫析出相。 图1 2A12(LY12)铝合金经190℃,12h人工时效后的电子显微镜照片, 图2 7A09(LC9)合金经135℃,16h人工时效后 的电子显微镜照片。 为了提高铝合金的强度,通常将其时效到强的峰值状态,称为峰值时效(用T6表示)。为了提高铝合金的断裂韧性(Kl)和抗应力腐蚀性能,还可采用双级过时效处理(用T73或T74表示),此时虽然损失了一部分强度,但却提高了合金的综合性能。

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