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1、鋁合金熱處理特點(diǎn):??眾所周知，對于含碳量較高的鋼，經(jīng)淬火后立即獲得很高的硬度，而塑性則很低。然而對鋁合金并不然，鋁合金剛淬火后，強(qiáng)度與硬度并不立即升高，至于塑性非但沒有下降，反而有所上升。但這種淬火后的合金，放置一段時間，強(qiáng)度和硬度會顯著提高，而塑性則明顯降低。淬火后鋁合金的強(qiáng)度、硬度隨時間增長而顯著提高的現(xiàn)象，稱為時效。時效可以在常溫下發(fā)生，稱自然時效，也可以在高于室溫的某一溫度范圍（如100～200℃）內(nèi)發(fā)生，稱人工時效。??2024?鋁合金在淬火加熱時，合金中形成了空位，在淬火時，由于冷卻快，這些空位來不及
2、移出，便被“固定”在晶體內(nèi)。這些在過飽和固溶體內(nèi)的空位大多與溶質(zhì)原子結(jié)合在一起。由于過飽和固溶體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必然向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變，空位的存在，加速了溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速度，因而加速了溶質(zhì)原子的偏聚。硬化區(qū)的大小和數(shù)量取決于淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越高，空位濃度越大，硬化區(qū)的數(shù)量也就越多，硬化區(qū)的尺寸減小。淬火冷卻速度越大，固溶體內(nèi)所固定的空位越多，有利于增加硬化區(qū)的數(shù)量，減小硬化區(qū)的尺寸。?沉淀硬化合金系的一個基本特征是隨溫度而變化的平衡固溶度，即隨溫度增加固溶度增加，大多數(shù)可熱處理強(qiáng)化的的鋁合金都符合這一條
3、件。沉淀硬化所要求的溶解度－溫度關(guān)系，可用鋁銅系的Al－4Cu合金說明合金時效的組成和結(jié)構(gòu)的變化。對鋁銅系富鋁部分的二元相圖，在548℃進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變L→α＋θ（Al2Cu）。銅在α相中的極限溶解度5.65％（548℃），隨著溫度的下降，固溶度急劇減小，室溫下約為0.05％。??[3]2024合金屬于Al-Cu-Mg系高強(qiáng)度硬鋁合金，由于合金板帶材的最佳淬火工藝，以達(dá)到改善合金性能，控制其具有強(qiáng)度高，耐熱性好，成型性優(yōu)良及耐損傷等特制淬火變形，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。[4]高純高強(qiáng)鋁合金的固溶程度對其性能的影響十分強(qiáng)烈,
4、盡可能地提高固溶程度是提高該類鋁合金綜合性能的一個有效途徑。[5]但是隨溫度升高，性能變化有一定的特點(diǎn)，控制升溫的速度很關(guān)鍵，主要是由于要慮2024鋁合金的共晶溫度（504.98），高于共晶溫度則發(fā)生了變化。鋁合金工件加熱后的冷卻時間必須很短，一避免在固熔處理前工件局部或整體溫度下降。工件從出爐到進(jìn)入固熔處理槽的間隔時間要嚴(yán)格控制，延遲時間過長將導(dǎo)致工件溫度下降，發(fā)生部分固熔體分解，析出粗大疏松相，產(chǎn)生組織偏析，從而降低時效強(qiáng)化效果。[6]固溶熱處理加熱時間首先與合金性質(zhì)、原始狀態(tài)有關(guān)。因各種鋁合金的成分相似所以對
5、此不需特殊考慮,那么重點(diǎn)考慮的就是原始組織狀態(tài)。當(dāng)強(qiáng)化相比較細(xì)時,因固溶較快,加熱時間可縮短。例如冷軋狀態(tài)的板材所需加熱時間較熱軋狀態(tài)的短,重復(fù)淬火則更短,而一般退火狀態(tài)因強(qiáng)化相較粗,保溫時間應(yīng)較長。另外,加熱時間和加熱介質(zhì)、零件尺寸、量等因素也有直接關(guān)系。[7]摘錄不同溫度時合金DOS分析如下：在480和490淬火時，二元共晶中的和三元共晶中的S相（CuMgAl）和CuAl相開始固熔。在500.33淬火時，二元共晶中的CuAl的固熔越明顯，組成相的含量比低溫時相應(yīng)的減少，相邊界變得圓滑。在504.98淬火時，強(qiáng)化
6、相減少出現(xiàn)了輕微過燒組織。隨著溫度的繼續(xù)升高，固熔更加充分，主要強(qiáng)化相顯著減少，組織發(fā)生明顯變化，合金中出現(xiàn)了共晶體和局部晶界復(fù)熔及熔相球和過燒三角形。淬火溫度愈高，過燒特征愈明顯。在504.98淬火后，組織出現(xiàn)了輕微過燒，在此溫度淬火后合金的力學(xué)性能最高。盡管此時S（CuMgAl）相固熔得相當(dāng)充分，CuAl相也已明顯固熔，但合金基體強(qiáng)化作用還是主要的，故合金的力學(xué)性能非但未降低，反而有所提高一直達(dá)到峰值。當(dāng)晶界出現(xiàn)明顯的粗化和過燒三角形時，力學(xué)性能才明顯降低。性能滯后于組織的原因是2024鋁合金是時效強(qiáng)化合金，淬
7、火溫度愈高，淬火后時效強(qiáng)化效果就愈好。如果保溫時間斷，強(qiáng)化相溶解不充分，雖然超過三元共晶溫度，但合金仍未達(dá)到飽和限。因此，輕微的過燒，不但不降低材料的抗拉強(qiáng)度和伸長率，而且使其有所提升高，使其疲勞性能才明顯下降。當(dāng)加熱至525，保溫6min和12min時，CuAl相得到充分固熔，并析出硬而脆的強(qiáng)化相，引起沉淀強(qiáng)化。因此，2024鋁合金淬火后必須進(jìn)行金相組織檢驗。[8]由以上數(shù)據(jù)分析可知，在我們的實驗操作中出現(xiàn)了與文獻(xiàn)資料有偏差的情況。理論上，在2024鋁合金的共晶溫度點(diǎn)附近，應(yīng)該達(dá)到最為理想的性能，即：硬度達(dá)到最大
8、。再隨溫度升高出現(xiàn)過燒現(xiàn)象影響合金的綜合性能。即是資料中的500℃以后硬度下降的現(xiàn)象。對于這次試驗數(shù)據(jù)中得到的在480℃有最大硬度，隨溫度升高硬度直接下降的現(xiàn)象，個人總結(jié)做出以下設(shè)想：1、由于實驗環(huán)境復(fù)雜，各項指標(biāo)未能達(dá)到正確實驗的標(biāo)準(zhǔn)，所以在制備及操作中出現(xiàn)一些誤操作，使制備的原材料不符合標(biāo)準(zhǔn)2024鋁合金的技術(shù)參數(shù)要求。于是出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差；2、由于制備的試
