固溶時效處理對鋁銅合金力學性能影響的研究

宮藍波 田俊

摘要：AlCu合金的力學性能是對該合金的全面應用與開發研究重要參考，本論文著重總結從固溶時效處理對AlCu合金為基本而研究其在不同固溶時效處理實驗操作條件下的顯微組織和力學性能的變化。

關鍵詞：AlCu合金；固溶時效；力學性能

Al合金因其密度低、塑性好、比強度高、耐腐蝕性好、成型性好、導電與導熱性優良等特點在現代工業生產與使用中起到不容忽視的作用，涉及到航空航天、機械制造、工程建筑等各個領域，近年來國際更是十分重視對它的深入開發和應用。通過對AlCu合金顯微組織與力學性質的研究已經成為當今世界應用開發的一個重要方面。

一、固溶時效處理對AlCu合金的顯微組織及力學性能影響研究現狀

AlCu合金的熱處理對其顯微組織及力學性質有直接影響。從對其開發與應用角度來講，研究固溶處理的溫度與時間以及時效強化對合金顯微組織及力學性能的影響至關重要。

JaeHo JANGl，等人在文獻[1]中提到AlCu合金的力學性能隨著固溶處理溫度的升高先增加，然后降低。人工時效處理實驗結果表明，合金經180℃，時效8 h，可以獲得最大的拉伸強度。該實驗以固溶處理為主要處理方式，分別從處理時間和處理溫度兩個方面進行考慮，將固溶處理的時間、溫度對AlCu合金的力學性能的影響給出具體規律總結。

AlCuMgAg系鋁合金憑借其優異的高溫力學性能與耐損傷性能被主要應用于航空航天領域，田哲等人在文獻[2]中認為，合金的力學性能是固溶軟化和時效強化的綜合體現。通過一系列的實驗發現時效強化效果取決于固溶態合金中合金元素的固溶程度，對于提高合金強度起到有利性作用，而當溫度超過525℃以后，固溶溫度加重了合金的軟化程度，故而使得合金強度下降。

朱坤等在文獻[3]中對于Cu基多元化合物的固溶溫度與時效溫度對合金力學性能影響的研究中發現當固溶溫度在800900℃時Cu基合金的硬度隨著固溶溫度的升高而升高，在通過500℃兩小時的時效處理后可獲得最高硬度。通過此研究實驗可以進一步思考在與AlCu有關的眾多合金當中，Cu的存在對于合金熱處理后的硬度性質起到一定的推動作用。

范云強等人對研究AlCuLiMgMnZr合金組織與力學性能使用分級時效處理的形式，經過大量的實驗發現先低溫后高溫的三級時效處理后比一般固溶處理加完全人工時效處理的合金強度要好很多，其中的第二級時效時間越長，合金的抗拉強度和屈服強度都有相應的提高，延伸率有一定的下降；當采用先高溫后低溫的雙級時效處理，還能獲得相比于上述三級時效處理更好的力學性能，而且發現此處理方式的最優時效制度。

對于雙級時效處理，梁文杰等人在文獻[5]中提到雙級處理可使含鈧的AlCuLiZr合金獲得較為良好的強塑性，其性能與T8峰時效態相比，雙級時效處理可以保證強度基本不變的情況下提高一定的延伸率。將此實驗與范云強等人實驗相比較，對于分級時效處理對延伸率的影響又有了新的進步。

在合金的熱處理過程中，時效處理方法對于合金的力學性能的影響也很大。李紅英等人在文獻[6]中表示時效溫度對合金組織和力學性能的影響更明顯，而合金強度與時效時間在一定范圍內成正相關，達到峰值以后，隨時效時間增長強度出現下降的趨勢。這一結論在對于合金熱處理研究方面有一定的幫助，但對于同一試件進行混合熱處理的情況下該結論有待考證。

在以上AlCu基合金的固溶時效處理的研究當中，不難看出絕大多數的AlCu基合金在固溶時效處理的實驗方面，都會有合金本身相對優良的力學性能對應的最優處理時間、處理溫度，而且合金力學性能與固溶處理的時間、溫度都分別有對應的關系，這對于AlCu合金熱處理的研究有很大幫助。

二、AlCu合金的前景發展

通過以上綜述，不難發現對于AlCu合金多情況下固溶時效處理得到最優力學性能的實驗條件有必要進行深入的研究；AlCu合金中融入其他金屬進行熱處理后可能還會有更優良的性質等待發掘，在AlCu基方面的創新還有很大的發展空間。縱觀AlCu合金研究的方向，缺乏對于其特有的性能在新材料方向的應用，AlCu合金在未來還有很大的應用前景。

致謝

本文在項目16030501200“研究深海油氣田水下機器人的關鍵技術”，E309031601160題為“16ky0116鎂合金真空吸鑄微觀組織研究”，E308001602042《宮藍波cx1601001研究非晶合金的形成過程和組織缺陷”和a18908160102004題為“田俊cs1601004鋁基合金定向凝固力學性能的研究”的基礎上發表。也很感謝上海工程技術大學的機器人功能材料制備實驗室的設備使用。

參考文獻：

[1]JaeHo JANG，DaeGeun NAM，YongHo PARK，IkMin PARK.固溶處理和人工時效對AlCu合金顯微組織和力學性能的影響（英文）[J].Transactions of NonferrousMetals Soc1iety of China，2013，（03）：631635.

[2]田哲，易丹青，劉會群，王斌，涂曉萱，江勇，唐聰.固溶處理對Al5.8Cu0.6Mg0.6Ag0.3Nd合金組織和力學性能的影響[J]. 中國有色金屬學報，2015，（09）：23262334.

[3]朱坤，韓振麗，張哲，錢建明.固溶溫度與時效溫度對銅基多元合金力學性能的影響[J].熱處理，2008，（03）：4042.

[4]范云強，陳志國，鄭子樵，李艷芬.分級時效對AlCuLiMgMnZr合金微觀組織與性能的影響[J].中國有色金屬學報，2005，（04）：590595.

[5]梁文杰，潘清林，何運斌.雙級時效對含Sc的AlCuLiZr合金組織與性能的影響[J].中南大學學報（自然科學版），2011，（08）：22602265.

[6]李紅英，張建飛，歐玲，鄭子樵.時效處理對新型AlCuLi合金組織與性能的影響[J].金屬熱處理，2007，（03）：4852.