關于高強鋁合金熱處理工藝的分析

郝先芃 鄒超 張萌

摘 要：高強鋁合金具備強度高、密度小、成本低、耐腐蝕等諸多特點，在航天、航空、軍事以及船舶等領域有著大量的運用。熱處理對鋁合金的性能有直接性的影響基于此，本文就高強鋁合金的熱處理工藝進行深入地研究。

關鍵詞：高強鋁合金;熱處理;強度高

1? 引言

所謂“高強鋁合金”，主要是指以“鋁、鋅、鎂、銅、鋁”合金為系列的超硬高強鋁合金，7XXX系鋁合金就屬于高強鋁合金。純鋁的強度較低、密度不高;鋁材料在航空航天中的運用需要合金化。

2? 熱處理工藝簡介

熱處理，指的是金屬在固態下，通過加熱、冷卻、保溫等環節，轉變材料外表或者內部的化學組織、成分，取得所需性能的加工技術。在20世紀以后，金屬物理的快速發展及新興技術的廣泛使用，推動金屬熱處理工藝的迅速進步。從1900年以來，在工業加工中開始采用轉筒爐實施氣體滲碳;1930年后開始使用露點電位差計，使得爐內氣氛的碳勢處于可控狀態，其后又出現了氧探頭、二氧化碳紅外儀等方法;60年代，熱處理工藝借助了等離子場的效用，出現了離子滲碳、滲氮等新技術;電子、激光束技術的使用，形成了全新的熱處理技術。

3? 高強鋁合金熱處理工藝

3.1 均勻化處理

正常狀況下，高強鋁合金通常包含大量的合金化元素，所以需要對其開展均勻化處理。通過均勻化處理以后，高強鋁合金可以有效避免合金在凝固過程中出現枝晶偏析的問題，確保內部化學組織、成分的不均勻性能夠完全消除或者大幅度降低，同時可以有效限制冷卻過程出現內應力，從而加強其熱塑性。除此以外，對高強鋁合金實施均勻化處理還可以在很大程度上減少第二相體積分數，提升合金元素的固溶度，從而加強整體固溶強度。在均勻化處理的具體環節，持續時間越久、均勻也就越徹底，合金就會有更高的強度。

3.2 固溶處理

第一，強化固溶。從當前情況來看，對合金材料開展強化固溶處理，是提煉材料當中過度飽和的固溶體的重要途徑。在合金基體中，強化固溶能夠使得第二相跟隨溫度的下降而減少及合金實施加熱處理;在第二相最大化又或完全進入到合金如熔體當中時，將其保溫些許時間，采取這種形式，能夠有效地縮減第二相溶入至析出所需要的冷卻時間，如此就可以有效地取得過于飽和的溶質原子和空位。

第二，合金的高溫預析出。采取高溫預析出的形式針對合金加以處理，能夠對合金材料實施更加深入的高溫加熱，有利于確保合金能夠以最短的時間實現固溶狀態。其后，以實現固溶狀態的合金材料為前提，以小于合金固溶加熱溫度的條件為基礎，對合金材料加以保溫，進而達到兩步合金固溶。采用這類處理形式，可以有效地轉變合金晶內同晶界具體的析出情況，確保在力學性能方面材料能夠有比較強的性能，進而在一定程度上增強合金本身的抗腐蝕性。

第三，雙重淬火。根據有關研究可知，采取雙重淬火形式對合金材料開展熱處理，不僅能夠讓合金材料以較短的時間實現其單級時效以后的合金強度值需求，還可以實現雙級失效后的強度、耐腐蝕性以及塑性等需求。因此可知，能夠在溫度滿足470℃的高溫條件下，對合金材料進行10分鐘的保溫，將此當作對合金材料的2次淬火;接著，還是在470℃的高溫條件下，再對合金材料進行10分鐘的保溫，將此作為2次淬火。

3.3 冷處理

相關研究表明：對鋁合金進行高低溫循環處理（深冷處理），可以大大增鋁合金的塑性以及強度，同時在固溶與時效過程中進行能夠取得更好的成效，然而力學性能對于循環的次數與溫度差并不是非常的敏感。此是因為深冷處理環節形成很多的蜷線位錯、位錯胞以及位錯環等，并且已有的晶粒被細分成大量的亞晶，其互相纏結、互相作用，在很大程度上提高了組織架構的平穩性，同樣加強了材料的力學性能。如果先時效處理再加以循環處理，那么出現位錯時就已經存在二相粒子，其產生互相作用以前位錯需移動相應的距離，所以作用比較薄弱，強度提升并不明顯。

3.4 形變熱處理

所謂“形變熱處理”，主要是指可以將熱處理與塑性變形相互結合的處理工藝。此類處理方法的目標在于讓合金精細架構與合金過渡沉淀相分布有較大的優化，以產生更高的韌性、耐蝕性以及強度等。當前，可用于高強鋁合金的形變熱處理方法有很多，比如：低溫形變、高溫形變、中間形變、最終形變等等。其中，對Al-Cu-Mg高強度鋁合金進行形變熱處理時，采取低溫形變熱處理能夠取得較好的效果，然而此形式有礙于Al-Zn-Mg-Cu高強合金處理。增加高強鋁合金的冷變形量，加快其沉淀的速率，確保合金的硬度有所加強。但是，合金在發生冷變形后，合金的時效強度有所下降，造成此類問題的原因主要是相存在不均勻的現象。

4? 結論

綜上所述，高強鋁合金是極其重要的金屬材料，在各行各業中有著大量的運用。對于高強鋁合金熱處理環節出現的各種問題，應當深入分析問題的根本成因，積極改進高強鋁合金熱處理工藝，從而加強高強鋁合金的性能。

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