热处理工艺对高强铝合金性能的影响探究

尚丽丽

摘 要：Al-Zn-Mg-Cu合金是一种高强度铝合金，被大量的运用至航空航天行业，但是此系合金的耐腐蚀性相对偏差，严重影响了此系合金的运用范畴。本文就热处理工艺对高强铝合金性能的影响进行深入地探究。

关键词：高强铝合金；热处理工艺；性能；影响

1 引言

铸造铝合金是一种极为常见的金属原料，凭借其高强度、低密度等优势。在航空、航天、机械以及汽车等领域有着大量的运用。伴随现代化工业与铸造工艺的迅猛发展。针对铸造铝合金，特别是具备毒液性能，例如：具备较强的耐腐蚀性、优异的耐磨性以及强度较高的铸造铝合金，需求量日益增大。

2 热处理工艺简介

热处理所指的是金属原料在固态下，经过保温、加热又或是冷却等方式，转变材料内部又或是外表的化学组分和组织，以取得所需性能的一类金属热加工技术。

3 高强铝合金概述

纯铝主要有高纯铝与工业纯铝两种不同的形式，在含铝量层面有着非常微妙的差异。即使纯铝具备较大的塑性，然而其强度相对较低，因此纯铝的运用量相对较少。铝合金便是在纯铝里面加入合金，以使得其具备全新的特性满足运用需求。铝合金主要有铸造材料与加工材料两种，其又可以划分为热处理型合金与非热处理型合金。

现阶段，全球范围内一共有40多种Al-Zn-Mg-Cu系超高强合金的标准牌号。所有的组分里面Mg与Zn元素发挥着主导的强化作用，其次，Cu具备加强材料抵抗腐蚀性的功能。合金里面还包含其他的辅助元素（例如：Cr、Mn、Mr、Zr以及B等等）以及Si、Fe等有一定危害性的杂质。合金的性能便可以经过针对材料的导电率、硬度、拉伸性以及极化曲线等实施检测。高强铝合金的常温力学性遭受热处理环境所造成的影响，合金的屈服强度、抗拉强度、塑性以及导电率等均发生了不同程度的降低又或是提高。

4 热处理工艺对高强铝合金性能影响的实验案例分析

（1）材料成分分析

高强铝合金往往是由Cu、Al、Mg、Si、Ti以及Mn等相关元素所构成，各个元素比例不一样，其力学性能也有着较大的差异。为了尽可能的减少试验进行的次数，防止试验的随机性，本文运用了正交试验法，正交试验取5个不同的因素，主要包括Mg、Si、M n、Cu以及Ti等元素，其它的是Al，每个4水平，以L16（45）进行表示，按照正交试验表，一共组织了16次试验。所有的试验以5 kg配料，熔化，电阻坩锅炉熔炼，熔体处理手段以及16次试验配料等完全一样，每一次浇铸12根试棒，用以热处理试验以及力学性能测试。

（2）热处理工艺

对于力学性能需求相对较高的元件，铸造铝合金在铸态环境下的力学性是否可以达到相应的运用需求，需要经过热处理不断加强铸件的力学性能与其它运用性能。铸造铝合金具备多相组织特点，固溶体晶粒附近有着非常多粗大的共晶组织，固溶体浓度的不平衡性存在第二相质点，晶粒之间不但存在着气孔的显微缩孔，同时还夹着部分金属，其均可以促使晶粒相互隔绝，严重影响扩散环节的实施，铸造铝合金热处理的强化机理便是以合金组元又或是金属间化合物在铝的固溶体里面的溶解程度的改变为基石，经过淬火加人工时效以达到的。

为了能够确定最优的热处理方案，明确了3种不同的热处理工艺方案，都是淬火加人工时效，其淬火方案如图1、图2与图3所示，人工时效都是（175±5）℃并且保温8 h以后再出炉进行空冷。所有试验浇铸的12根试棒分为三个不同的小组，每个小组4根，根据以上3种不同的热处理方案实施淬火加人工时效处理，热处理以后的试棒送到力学室进行力学性能测试。从最终的测试结果可知：铝合金组元配方不一样在同等热处理工艺环境下的力学性能也完全不一样；在完全一样的配方环境下，不一样的热处理工艺其所产生的力学性能也是完全不一样的。全面考虑正交试验里面所有因素不一样水平的优劣程度，明确起一个最优的元素比列方案：Mg占1%，Si占11.4%，Mn占0.15%，Cu占0.8%以及Ti占0.15%，其它的用Al。以此配方反复实施3次试验，结果如表1所示。

从表1能够得知，方案3效果最佳，力学性能可以达到相关需求同时减少了淬火所需的时间，節约大量的能源。其次以完全一样的配方，运用方案3实施3次反复性的试验，检测结果见表2。

5 结论

高强铝合金是一种热处理型铝合金，不一样的热处理工艺对于铝合金的性能有着完全不一样的影响。经过对于热处理工艺的分析，对于加强材料的加工能力与合金的性能具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]麻文浩，钱雪明，杨瑞迟.热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金组织和性能的影响[J].世界有色金属，2016（10）.

[2]王亚荣，黄文荣，雷华东.焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响[J].机械工程学报，2011（10）.

[3]张香丽，许晓静，凌智勇，等.含锆锶Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金热处理工艺的优化[J].稀有金属，2016（09）.