铝合金时效

这是铝合金热处理常用的方法之一。室温下进行的时效称“自然时效”，在高于室温下进行的时效称“人工时效”。时效处理是提高铝合金力学性能和改善理化性能的重要手段。时效硬化现象由德国学者维尔姆(Awilm) 于1906年在研究铝一铜一镁系硬铝合金时发现，之后在其他铝合金系中也发现了这种现象。1938年，法国学者纪尼埃(A.Guinier)和比利时学者普雷斯顿(G.D Prton)各自独立地阐明了铝合金的时效硬化是由溶质原子形成的富集区(G.P.区)所致。其后，人们对铝合金的时效行为进行了大量的研究。在采用电子显微镜直接观察时效的微观结构变化后，对铝合金时效本质有了更加深入的了解。可热处理强化铝合金，淬火后形成过饱和固溶体，在室温或稍高温度中加热能发生分解，其过程通常包括G.P.区、亚稳定相(铝铜系合金用θ和θ`表示，铝镁硅系合金用β表示，铝锌镁系和铝锌镁铜系合金用η和T表示等)和稳定相三个阶段。G.P.区是与铝基体完全共格的，亚稳定相与铝基体部分共格，稳定相与铝基体非共格。共格或部分共格都能引起铝基体晶格的畸变，因而导致铝合金硬度和强度的升高以及其他性能的变化。当析出非共格的稳定相时，合金即开始“软化”，强度降低。不同系的铝合金，从G.P.区到亚稳定相再到稳定相的具体析出顺序是不同的。常用工业铝合金的时效序列如下: 铝铜系合金:G.P.区(盘状)~θ`(盘状)~θ(CuAl2) (片状)， 铝铜镁系合金:G.P.区(杆或球状)~S`~S(Al2CuMg) (针状或球状) ，铝镁硅系合金:G.P.区(杆状)~β‘’~β`~β(Mg2Si) (针状)， 铝锌镁系合金:G.P.区(球状)~η`(片状)~η(MgZn2) (球状) 或T`~T(Mg3Zn3Al2) ，铝锌镁铜系合金的时效序列和铝锌镁系合金的相同。图1和图2分别是中国牌号2A12(LY12)(铝铜镁系)和7A09(LC9)(铝锌镁铜系)合金人工时效后的电子显微镜照片，图1示出的是片状的S`析出相，图2示出的是球状的丫析出相。 图1 2A12(LY12)铝合金经190℃，12h人工时效后的电子显微镜照片， 图2 7A09(LC9)合金经135℃，16h人工时效后 的电子显微镜照片。 为了提高铝合金的强度，通常将其时效到强的峰值状态，称为峰值时效(用T6表示)。为了提高铝合金的断裂韧性(Kl)和抗应力腐蚀性能，还可采用双级过时效处理(用T73或T74表示)，此时虽然损失了一部分强度，但却提高了合金的综合性能。