論熱處理工藝對鋁合金性能的影響

冉文君

（新疆眾和股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

為了響應低碳環保、節能減排的倡導，并契合我國汽車輕量化、大飛機和高鐵“走出去”戰略進程，研究鋁合金材料成為了現階段的熱點，并取得了較好的成果[1]。

1 實驗材料、設備以及實驗方法

1.1 實驗材料

此次實驗選擇ZLG01L鋁合金，其中加入了一定量的銅和鈰，各自占比為4%和0.5%。中間合金型號為Al-Cu30以及Alce6。Al-ce6屬于采取自溶方式獲取到的，將六氯乙烷作為變質劑。

1.2 試樣制備

首先，加入鋁合金，待其處在溶解狀態之后，加入一定量的Al-Cu以及Al-ce合金，將其作為中間合金，然后上調溫度到680℃，保持12min，再攪拌液體，確保其均勻性，保溫10min后轉移到金屬模具之中進行冷卻，滿足冷卻條件之后，方可將試樣取出。

1.3 固溶處理與時效分析

對鋁合金性能予以分析的過程中，熱工藝處理制度見表1、表2。

表1 熱處理工藝

表2 熱處理工藝

2 實驗結果分析

要想更加全面的展示出固溶溫度以及時效溫度對鋁合金性能產生的影響，通過3種固溶溫度。并比較了3種溫度中鋁合金強度以及硬度。圖1、圖2、圖3指的是3組固溶溫度和時效溫度變化趨勢。

圖1 固溶溫度和實效溫度變化

圖2 溫度變化對鋁合金產生的影響

通過對上圖的分析能夠得出，通過高溫固溶處理之后，鋁合金在強度以及硬度方面，均高于固溶處理過程中的強度和硬度。要想促進固溶溫度的提高，需對原子擴散速度予以適當的調整，確保鋁合金元素能夠順利的融入到基體之中，待完成冷卻指標時，基體就會出現飽和，進而析出許多強化相，強化效水平也隨之上升，同時固溶溫度的提高，會加強鋁合金抗拉強度和硬度。其次，在相同固態溫度狀態中，時效溫度存在的差異會影響不同鋁合金試樣的抗拉強度[2]。

在500℃固態溫度中，溫度上升會推動鋁合金試樣抗拉強度和硬度的提高，并在175℃實現最大值。若溫度為200℃，那么會析出許多的粗顆粒，同時強度和硬度也會上升。溫度在150℃時，析出粒子會減少，削弱位借阻礙，進而導致鋁合金強度和硬度出現下降的情況。當時效溫度提高時，合金硬度會隨之增強，在200℃時就不會產生硬度降低的情況。出現以上情況的原因在于大量合金要素進入集體中，需要通過更高溫度才可以將其析出，200℃顯然無法滿足最高溫度的相關要求。

圖3 溫度變化發展趨勢

通過圖3能夠得出，處于500℃固溶狀態中，溫度的上升會導致沖擊韌性逐漸降低，然后又立即出現上升的情況。導致此情況的原因在于，試樣時效狀態溫度較低，析出的元素量不多，且屬于分散狀況，錯位運動阻力隨之上升，進而增強鋁合金強度和硬度，但韌性并未得到提升。固溶溫度為200℃時，位錯運動效果會顯著提高，并加強鋁合金試樣韌性。在固溶溫度為520℃～540℃的過程中，韌性又會逐漸降低，原因在于合金元素在基體之中遇到高溫會進行析出，進而加強合金強度，降低韌性的狀況。

3 結語

綜上所述，若保溫時間不變，那么固液處理溫度和鋁合金元素之間呈正比關系，會促進固溶飽和度提高，同時時效性溫度的提高，會析出更多的第二相，進而加強抗拉強度，沖擊韌性則降低。固溶溫度在520℃時，固溶時間3h，時效溫度處在175℃，屬于最佳鋁合金熱處理工藝方式。