铝合金时效强化原理
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
(1)GH2132合金对单一固溶不敏感,抗拉强度保持在700MPa左右,屈服强度保持在300MPa左右,伸长率和断面收缩率都很高,分别为40%和70%左右。
(2)710℃时效能将固溶后的GH2132合金的抗拉强度提高500MPa,达到1200MPa,屈服强度提高400MPa,达到700MPa,但会使伸长率和断面收缩率降低,仍然符合使用需求,分别为25%和40%左右。
(3)经过不同冷变形后合金可以使用两种热处理工艺来强化合金,分别为固溶+时效制度和直接时效制度。固溶+时效热处理工艺为900℃固溶2.5h,油冷,720℃×16h+660℃×16h,空冷,保证δ>22%时,抗拉强度能达到1240MPa以上。直接时效热处理工艺为680℃直接时效,保证δ>12%时,抗拉强度能达到1400MPa以上。