变形及时效处理对2024铝合金组织和力学性能的影响

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铝合金热处理

铝合金热处理特点:众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。

然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。

但这种淬火后的合金，放置一段时间，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。

淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。

时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。

2024 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。

沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。

对铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。

铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。

[3]2024合金属于Al-Cu-Mg系高强度硬铝合金，由于合金板带材的最佳淬火工艺，以达到改善合金性能，控制其具有强度高，耐热性好，成型性优良及耐损伤等特制淬火变形，提高产品质量的目的。

[4]高纯高强铝合金的固溶程度对其性能的影响十分强烈,尽可能地提高固溶程度是提高该类铝合金综合性能的一个有效途径。

[5]但是随温度升高，性能变化有一定的特点，控制升温的速度很关键，主要是由于要虑2024铝合金的共晶温度（504.98C ），高于共晶温度则发生了变化。

铝合金时效实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在研究铝合金时效处理对材料性能的影响，通过对比不同时效条件下的硬度、强度和耐腐蚀性能，分析时效处理对铝合金性能的优化效果。

二、实验材料与方法1. 实验材料：选用某型号铝合金板材，尺寸为100mm×100mm×10mm。

2. 实验方法：- 时效处理：将铝合金板材分别进行以下时效处理：- 人工时效：将板材加热至180℃，保温2小时，自然冷却至室温；- 自然时效：将板材在室温下放置，自然时效30天；- 低温时效：将板材加热至-20℃，保温2小时，自然冷却至室温。

- 性能测试：- 硬度测试：采用维氏硬度计测试板材的维氏硬度；- 强度测试：采用万能试验机测试板材的拉伸强度和屈服强度；- 耐腐蚀性能测试：采用盐雾试验箱测试板材的耐腐蚀性能。

三、实验结果与分析1. 时效处理对硬度的影响：- 人工时效处理后的板材硬度最高，维氏硬度为300HV；- 自然时效处理后的板材硬度次之，维氏硬度为280HV；- 低温时效处理后的板材硬度最低，维氏硬度为260HV。

2. 时效处理对强度的影响：- 人工时效处理后的板材拉伸强度最高，达到400MPa；- 自然时效处理后的板材拉伸强度次之，达到380MPa；- 低温时效处理后的板材拉伸强度最低，达到360MPa。

3. 时效处理对耐腐蚀性能的影响：- 人工时效处理后的板材耐腐蚀性能最佳，盐雾试验后无腐蚀现象；- 自然时效处理后的板材耐腐蚀性能次之，盐雾试验后出现轻微腐蚀；- 低温时效处理后的板材耐腐蚀性能最差，盐雾试验后出现严重腐蚀。

四、实验结论1. 时效处理对铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能均有显著影响。

2. 人工时效处理能够有效提高铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能；3. 自然时效处理对铝合金的性能提升效果较好，但不如人工时效处理；4. 低温时效处理对铝合金的性能提升效果较差，且耐腐蚀性能最差。

五、实验建议1. 在实际生产中，应根据铝合金的使用要求选择合适的时效处理方法；2. 对于要求高硬度和强度的铝合金制品，建议采用人工时效处理；3. 对于要求良好耐腐蚀性能的铝合金制品，建议采用自然时效处理；4. 对于要求兼顾性能和成本的铝合金制品，建议采用低温时效处理。

铝合金的显微组织与力学性能研究

铝合金的显微组织与力学性能研究近年来，随着人们对新材料的需求不断增加，铝合金作为一种轻质高强度材料，在工业领域中得到了广泛的应用。

铝合金的显微组织与力学性能之间存在着密切的关系，因此对其进行研究是至关重要的。

首先，我们来关注铝合金的显微组织。

铝合金的显微组织通常由晶粒、晶界和相组成。

晶粒是指铝合金中的晶体，其大小和形状对材料的力学性能有着重要影响。

晶界是相邻晶粒之间的界面，也称为晶粒界面，在晶界上常常存在着结构缺陷，如滑移带、孪晶等，这些缺陷对材料的塑性变形和失效起着重要作用。

相是指铝合金中存在的其他成分，如硬质相、软质相等，相的类型和分布状态直接影响材料的硬度、韧性等力学性能。

其次，铝合金的力学性能是指其在外力作用下的表现，主要包括强度、塑性和韧性等方面。

强度是材料抵抗外力破坏的能力，通常用屈服强度和抗拉强度来表示。

塑性是指材料在外力作用下发生可逆形变的能力，表现为其能够被加工成各种形状。

韧性是指材料在受到外力时能够吸收较大的能量而不发生断裂的能力，其与材料的断裂韧度有关。

然后，我们来探讨铝合金的显微组织与力学性能之间的关系。

通过控制铝合金的显微组织，可以有效地调节其力学性能。

例如，通过合理的热处理和变形加工，可以改变晶粒的形状和大小，进而调节铝合金的强度和塑性。

此外，在铝合金中添加合适的相或进行相变处理，可以改善其抗蠕变性、耐磨性等特殊应用性能。

最后，我想提到一些常见的铝合金及其显微组织与力学性能的研究成果。

例如，2024铝合金是一种高强度材料，其强度可通过固溶处理和时效处理得到进一步提高。

研究发现，适量的固溶处理和时效处理可以使该合金的塑形能力得到提高，进而增加其应用范围。

此外，7075铝合金是一种常用的超高强度材料，其显微组织中常见的硬质相可有效提高其强度和硬度。

通过对其显微组织的研究，研究人员发现了一种新型的加工方式，即等通道转角挤压（ECAP），可以显著提高7075铝合金的塑性，从而拓宽了其应用领域。

金属学与热处理原理中的时效处理

金属学与热处理原理中的时效处理时效处理作为金属学与热处理原理中的一种重要工艺，广泛应用于诸多金属材料的制备与加工过程中。

它通过合理的时效参数设置，能够显著改善金属材料的力学性能与耐腐蚀性能，同时增强材料的整体结构稳定性。

本文将详细介绍时效处理的原理、工艺及其在金属学中的应用。

一、时效处理原理时效处理是指通过在高温下加热金属材料，使其过饱和固溶体中的析出相重新分布，形成更为稳定的强化相。

从而改变材料的晶粒结构，提高材料的强度、硬度和耐磨性能。

在时效处理过程中，主要通过以下几个步骤来实现：1. 固溶处理：将金属样品加热到高温区，使其形成过饱和固溶体。

过饱和固溶体具有较高的扩散速率，为后续析出相的形成提供了条件。

2. 快速冷却：将经过固溶处理的样品急冷至室温，以防止析出相的形成。

这一步骤非常关键，能够保持材料的均匀性和一定的过饱和度。

3. 时效处理：将冷却后的样品再次加热到较低的温度区域，保持一定的时间。

在时效处理过程中，过饱和固溶体中的溶质原子开始扩散聚集，形成纳米尺度的强化相。

4. 冷却：将时效处理后的样品冷却至室温，保持析出相的稳定性。

冷却过程中不应出现过快的降温速度，以免破坏析出相的结构。

时效处理的本质是通过对金属材料的热处理，改变其晶格结构和相组织，从而调控材料的性能。

二、时效处理的工艺时效处理的具体工艺参数根据不同的材料和要求而有所不同，通常包括时效温度、时效时间和冷却速率等。

1. 时效温度：时效温度是指进行时效处理时的加热温度。

不同材料和不同的强化相有着各自的最佳时效温度范围。

通过控制时效温度，可以控制强化相的粒径和分布，从而调节材料的力学性能。

2. 时效时间：时效时间是指在维持一定的时效温度下，样品所需要保持的时间。

时效时间与强化相的形成和生长速率密切相关。

通过合理选择时效时间，可以使强化相的分布均匀，并有效提高材料的强度和韧性。

3. 冷却速率：冷却速率指的是时效处理后的样品在冷却过程中的速度。

时效处理对2198铝锂合金硬度及力学性能的影响

科技创新与应用Technology Innovation and Application工艺创新2021年10期时效处理对2198铝锂合金硬度及力学性能的影响漆诚，彭亮亮，吕晨，吴莉华（航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西南昌330000）铝合金具有优异的综合性能、成熟的设计和加工方法及可靠的检测手段，成为航空航天飞行器主要结构材料[1]。

铝锂合金因是理想的航空航天高质量结构材料和其优异的综合性能而被广泛应用于航空航天领域[2]。

2198铝锂合金是近年来发展起来的新型第三代铝锂合金，由于其密度低、高低温综合力学性能好、耐腐蚀性好、疲劳裂纹扩展速率低等优点，在航空航天领域必将具有广阔的应用前景。

美国航天中心已用加铝公司制造的2198-T8铝锂合金取代2219-T8铝合金生产出火箭的第一、二级燃料桶及桶盖，并已使用该火箭成功向国际空间站运送物资[3]。

铝锂合金主要通过固溶+时效的热处理方式产生沉淀硬化，铝锂合金自然时效的主要强化相是金属化合物δ′（Al3Li）[4]。

在二元Al-Li中加入铜和镁，可有效的提高合金强度。

更重要的是铜、镁原子与δ′相会复合产生富Cu相和富Mg相，促进稳定的T1（Al2CuLi）相的生成[5]。

在2198等Al-Li-Cu-Mg系铝锂合金中，T1相作为δ′相的结晶核心形成复合强化，阻止并分散了平面滑移，从而起到合金强化作用[6-7]。

实际上，铝锂合金的成分比较复杂，在不同结晶条件和热处理冷却速度下所沉淀的相，可有多种多样，不同的合金热处理制度，可以生成各种合金的稳定沉淀相和亚稳定杂质相。

除产生δ′和T1相外，当过饱和固溶体在室温自然时效时，还会在固溶体的特定晶面上形成GP区，构成提高变形抗力的共格应力场，合金强度开始增加，当GP区极度弥散时，达到峰值强度，当在较高温度进行时效时，还会析出θ″、θ'、θ、T2、T、S″、S'、S等相[8-9]。

总的来说，加入微量合金元素使合金析出的相更加复杂，但同时也使合金获得了更佳的综合性能。

实验论文__2024铝合金最佳固溶处理工艺研究

实验论文__2024铝合金最佳固溶处理工艺研究沈阳航空航天大学材料科学与工程学院本科生（综合实验一）任务书2024铝合金最固溶处理工艺的研究摘要：2024铝合金属于Al-Cu-Mg系的高强度低比重变形铝合金，在航空、航天部门和其他军工品上应用十分广泛。

本课题通过一系列试验和研究，探讨了固溶的温度、固溶时间及转移时间对2024铝合金力学性能及微观组织的影响，并测定出其最佳的固溶处理工艺参数。

本试验优化了2024铝合金的热处理工艺，由显微硬度试验结果表明，固溶处理工艺参数中，固溶温度、固溶时间、转移时间对材料力学性能的影响显著。

各影响因子对硬度影响由强到弱的顺序为：固溶温度，固溶时间,转移时间。

通过研究不同热处理工艺下合金性能并分析微观组织，发现固溶温度的提升有利于α固溶体均匀性和过饱和度的提高，为以后的时效过程奠定良好的基础。

最佳固溶处理工艺应为510℃固溶、保温40min、转移时间10s。

关键词：2024铝合金固溶微观组织性能Research on the best heat treatment process of2024 aluminum alloyAbstract:2024 aluminum alloy is the Al-Cu-Mg system of high-strength deformation aluminum alloy, in the aviation and aerospace sector and other military goods on a wide range of applications. The subject of a series of experiments and research, the temperature of the solution, solution time and transfer time and the mechanical properties of 2024 aluminum alloy microstructure effects, and determine the best solution out of thetreatment process parameters.The experiment to optimize the heat treatment of aluminum alloy 2024, by the micro-hardness test results show that the solution heat treatment process parameters, the solution temperature, solution time, transfer time on the mechanical properties significantly. Impact on the hardness of the impact factor from strong to weak order: solution temperature, solution time, transfer time. By studying the different alloys under heat treatment and microstructure analysis found that the temperature of the solution will help to enhance the uniformity and α-solid solution supersaturation increased, for the future of the aging process lay a good foundation. Best solution treatment process should be 510 ℃ solid solution, insulation 40min, transfer time 10s.Keywords: 2024 aluminum solution microstructure properties目录第一章绪论 (1)1.1 铝合金概况 (1)1.2 2024铝合金的主要性质及应用 (1)1.2.1 2024铝合金的成分和组成 (1)1.2.2 2024铝合金的性能 (2)1.2.3 2024铝合金的应用 (2)第二章实验方法 (3)2.1 实验材料及设备……………………………………………………………………32.1.1实验材料 (3)2.1.2实验设备 (3)2.2 实验原理及实验方法 (3)2.2.1实验原理 (3)2.2.2实验方法 (4)第三章实验结果及分析 (6)3.1 固溶对2024铝合金硬度的影响 (6)3.1.1固溶温度对2024铝合金硬度的影响 (6)3.1.2保温时间对2024铝合金硬度的影响 (7)3.2.3转移时间对2024铝合金硬度的影响 (7)3.2 固溶对2024铝合金微观组织的影响 (7)3.2.1固溶前显微组织分析 (8)3.2.2固溶后显微组织分析 (8)第四章结论 (10)参考文献 (11)第一章绪论1.1 铝合金概况铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

2024铝合金(包铝)薄板t3、t361、t81、t861状态热处理工艺制度研究

2024铝合金是一种常见的铝合金材料，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。

其中，t3、t361、t81、t861等状态是2024铝合金经过不同热处理工艺后的不同状态。

这些状态具有不同的力学性能和加工性能，因此在不同应用场合下需要根据需要选择合适的热处理工艺制度。

下面分别介绍一下这几种状态的2024铝合金的热处理工艺制度：T3状态：T3状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后，再进行自然时效的一种状态。

其热处理工艺制度如下：(1) 固溶处理：将铝合金加热至500~525℃之间，保温一定时间后进行水淬。

(2) 自然时效：将淬火后的铝合金放置在室温下进行自然时效，时间为12~14小时。

T361状态：T361状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后，再进行人工时效的一种状态。

其热处理工艺制度如下：(1) 固溶处理：将铝合金加热至500~525℃之间，保温一定时间后进行水淬。

(2) 人工时效：将淬火后的铝合金加热至150~175℃之间，保温一定时间后进行时效。

T81状态：T81状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后，再进行变形加工，然后进行自然时效的一种状态。

其热处理工艺制度如下：(1) 固溶处理：将铝合金加热至500~525℃之间，保温一定时间后进行水淬。

(2) 变形加工：将淬火后的铝合金进行变形加工，如拉伸、弯曲等。

(3) 自然时效：将变形加工后的铝合金放置在室温下进行自然时效，时间为12~14小时。

T861状态：T861状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后，再进行变形加工，然后进行人工时效的一种状态。

其热处理工艺制度如下：(1) 固溶处理：将铝合金加热至500~525℃之间，保温一定时间后进行水淬。

(2) 变形加工：将淬火后的铝合金进行变形加工，如拉伸、弯曲等。

影响铝合金力学性能和电导率的主要因素

影响铝合金力学性能和电导率的主要因素亲，晚上好！1、合金的成分与组织一般情况下,合金的合金化程度愈高,合金的强度也愈高,塑性则相反。

电导率与合金的塑性变化趋势相似,即合金化程度愈高,电导率愈低。

这是因为元素之间形成合金后,作为溶质元素的异类原子会引起作为溶剂元素的晶格点阵畸变,增加了电子的散射,使电阻率增大。

此外,合金组元间的相互作用引起有效电子数减少,也会使电阻率增大。

高强铝合金的组织一般为固溶体的基体上分布着第二相粒子。

研究表明:无论是高强铝合金的力学性能还是电导率都主要取决于它们的基体组织。

对于固溶体基体组织来讲,固溶程度越高,其强度越高。

但电导率却相反,因为固溶程度越高,表示溶质原子溶入溶剂晶格的数量越多,引起溶剂晶格的畸变越大,电子的散射越大,电阻率也越大。

固溶体的电阻率ρ可用马基申定律表示:ρ=ρ1+ρ2(1)式中:ρ1----溶剂的电阻率;ρ2-----溶质引起的电阻率,它等于γ·ξ,γ为溶质的量比,ξ为百分之一溶质量比的附加电阻率。

由(1)式可知:固溶体的电阻由溶剂的电阻和溶质的电阻两部分组成,并与溶质原子的浓度有关;即使溶质元素的电导率比溶剂元素的电导率大,形成固溶体后,电阻率也要增大。

合金的均质程度和组织形态对合金的力学性能有影响,同样对电学性能也有影响。

如不均匀固溶体(溶质原子产生偏聚)的电阻率大于均匀固溶体的电阻率;多相合金的电阻率不仅与组成相的电阻率及相对量有关,而且与合金的组织形态有关。

2、冷塑性变形冷塑性变形使铝合金的晶体缺陷增多、晶格畸变加剧,引起材料的强度、硬度升高,塑性、韧性降低。

这种晶格畸变和晶体缺陷增加,特别是空位浓度的增加,会造成点阵电场的不均匀而加剧电子波的散射,结果引起材料的电阻率增大。

所以说冷塑性变形对铝合金的力学性能和电导率均有影响,但影响趋势相反。

即冷塑性变形使铝合金的力学性能产生强化(加工硬化),电学性能产生弱化(电导率降低)3、回复与再结晶回复可以减少材料的晶体缺陷,特别是点缺陷浓度,使点阵电场的不均匀程度降低,结果使铝合金的电阻率降低。

2024铝合金零件T62热处理工艺及组织性能研究

2024铝合金零件T62热处理工艺及组织性能研究2024型材料； T62热处理工艺；显微组织；力学性能Study on Microstructure and Properties of 2024 AluminumParts by T62 Heat TreatmentZHAO Zhao1， FENG Zhaohui2（1.College of Engineering and Applied Sciences，Nanjing University， Nanjing 210023， China；2.Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095， China）Abstract：In order to get relatively ideal property of T62 state on 2024-O aluminum alloy，it needs to be heat treatment with appropriate parameters after molded.It is not easy to get the optimal parameters from the heat treatment which is still very challenge as it require highly control.In this study，2024-O aluminum alloy was systematically studied on microstructure and mechanical properties under various processing，suchas solution temperature，holding time，quenching，and artificial aging system.The microstructure has been changed and the precipitate phase has been enhanced where observed by using TEM and XED.Finally，the alloy with better comprehensive performance was obtained by the confirmed parameters of （490-505）℃/（20-40）min+（185-195）℃/（8-14）h，which is the most suitable parameter for 2024-O aluminum alloy with T62 state inlaboratory condition.Keywords：2024-O aluminum alloy； T62 heat treatment；microstructure； mechanical property2024?X合金广泛应用于航空、航天、雷达等高科技产品的制造[1-4]，而且目前在科研领域，2024铝合金材料的组织、第二相析出、性能的热处理形成规律的研究也取得了较多的成果[5-7].在工业生产领域中，形状复杂的2024铝合金航空零件一般会采用O状态材料，之后热处理至T62状态[2].研究使用何种热处理制度可得到最佳综合性能的铝合金型材，一直是工程技术领域的研究重点[8-9].2024-T62铝合金零件的热处理方式，主要由固溶淬火与人工强制时效两个步骤组成，这两个步骤涉及大量影响第二相析出的因素[10-14]，从而导致了性能的变化[15-16]，因而2024-T62铝合金零件热处理的第二相析出及性能会随着这些因素的变化而有规律地改变.研究2024-T62零件热处理工艺参数对第二相析出及性能形成规律对航空复杂零件的生产具有非常重要的指导意义.因此，本文研究了2024铝合金O状态型材T62热处理工艺关键参数对材料性能及第二相析出的规律.1 试验材料及方法试验选用飞机窗框用2.0 mm规格O状态2024铝合金型材，研究不同固溶温度对零件性能的影响，确定较优的固溶温度.首先通过研究不同固溶时间对2024铝合金试样拉伸性能的影响，确定较优的固溶处理制度，研究人工强制时效工艺对零件性能及第二相析出的影响，确定2024铝合金试样的T62时效制度.采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）研究析出的第二相.1.1 固溶处理对型材性能的影响2024铝合金为可热处理强化铝合金，固溶处理对力学性能的影响很大[17].所以，试验首先研究不同固溶制度下型材拉伸性能的变化.试验采用规格为2.0 mm的O状态型材，合金型材热差分析确定2024铝型材的过烧点低于508 ℃.因此，试验选取固溶制度为480，485，490，495，500，503和505 ℃，分别固溶35 min.根据试验结果，选用495 ℃为固溶温度，保温时间为20～50 min，每隔5 min取1个时间点，对试样进行拉伸测试，研究固溶时间对型材力学性能的影响. 1.2 时效制度对型材组织及性能的影响设定固溶制度为495 ℃×35 min，选用室温水为淬火介质，选择不同时效温度和时效时间进行试验，研究不同时效制度下型材组织和性能的变化.具体时效参数为：175，785，190，195和200 ℃分别时效6，7，8，9，10，11，12，13和14 h.随后，将190 ℃×9 h，190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效的试验合金进行TEM观察和XRD分析.2 结果与分析2.1 固溶处理对试验合金性能的影响根据固溶处理的方案，测定每个试样的结果，绘制曲线，如图1所示.从图1中可以看出，固溶温度在480～490 ℃时，试验合金的室温力学性能不稳定；而在490～505 ℃时，试验合金的室温力学性能趋于稳定.在490～505 ℃时，强度随温度升高稳步提高，伸长率（δ10）没有明显波动.因此在490～505 ℃固溶，可以满足试验合金的室温力学性能要求.图2为固溶时间对试验合金力学性能的影响.从图2中可以看出，试验合金的强度和伸长率在保温20～40 min时，性能稳定，保持着较好的强韧匹配.当固溶时间>40 min时，试验合金的力学性能随保温时间的延长而波动较大.试验合金的室温拉伸强度随固溶时间的变化而变化，并且围绕固定值波动，而20～40 min内的屈服强度、抗拉强度和伸长率变化不大，与总体平均值相近.因此，固溶时间为20～40 min，可满足试验合金的室温力学性能的要求.综上所述，2024铝合金型材较优的固溶制度为（490～505）℃×（20～40）min.2.2 时效制度对试验合金组织性能影响2.2.1 室温拉伸性能2024铝合金型材经过不同时效处理后的屈服强度如图3所示.当时效温度为175 ℃，时效6～16 h后，试验合金的屈服强度均处于较低的水平.当时效时间为16 h时，屈服强度为360 MPa，略高于标准的规定.当时效温度为185 ℃时，时效后的屈服强度均高于标准规定的345 MPa.随着时效时间的延长，屈服强度不断提高.时效时间为14 h时，达到最高393 MPa，随后屈服强度逐渐降低.当时效温度为190 ℃时，在整个时效过程中，材料的屈服强度均保持在较高的水平，为379～403 MPa，比退火态提高300 MPa左右.当时效10～12 h时，屈服强度达到最高，约为403 MPa.随时效时间的延长，试验合金的过时效响应较慢，时效16 h后，屈服强度仍可达到380 MPa左右.当时效温度为195 ℃时，时效仅6 h，屈服强度即达到400 MPa左右.随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低.时效14 h后，过时效响应加快，屈服强度显著降低.当时效温度提高到200 ℃时，随时效时间的增加，材料的屈服强度逐渐降低，而且降低的速度较快.当时效10 h时，屈服强度为337 MPa，不满足标准要求.2024铝合金型材不同时效处理后的伸长率如图4所示.当时效温度为175～200 ℃、时效时间为6～16 h时，试验合金的伸长率随时效时间的弛豫均呈降低趋势.时效温度升高后，降低的速度放缓.不同制度下的伸长率均与标准要求相符.比较之下，175 ℃时效，试验合金的伸长率略高，韧性较好.综上所述，时效温度为190 ℃、时效时间为8～14 h时，试验合金具有较好的力学性能，工艺参数范围较宽.考虑到试验合金时效后的强度，以及强韧的匹配程度和工业化生产的工艺控制，2024铝合金型材较优的T62热处理制度为（185～195）℃×（8～14） h.2.2.2 组织TEM观察及分析试验合金经190 ℃×9 h、190 ℃×16 h和200 ℃×9 h 时效后的TEM明场像见图5. 特征析出相的电子衍射花样见图6.由图5可以看出，试验合金经过不同温度和时间时效后，析出相的大小、形状及分布有明显的差别.当时效制度为190 ℃×9 h时，析出相以长棒状为主，也有少量较粗的短棒状和片状析出相弥散分布，如图5（a）所示.时效时间延长至16 h，棒状析出相数量减少、粗化，细长薄片状析出相数量增加，并沿同一方向分布，如图5（b）所示.当时效温度升高到200 ℃时，棒状析出相明显减少、粗化；细长薄片状析出相增多，长度增加，粗化，沿3个方向互成60 °析出，交错分布，如图5（c）所示.由电子衍射花样分析表明，长棒状析出相为Al2CuMg，即S（或S ′ ）相，如图6（a）所示.S（或S ′ ）相为正交结构，空间群Cmcm，点阵参数a=0.4 nm，b=0.923 nm，c=0.714 nm.S相和S ′ 相的晶体结构、点阵参数以及位向关系均完全一致，只在某个方向上的错配有所不同，因而通常无法区分.较粗的短棒状析出相为Al7Cu2Fe相，如图6（b）所示.Al7Cu2Fe相属于四方结构，空间群为P4/mnc，点阵参数a=0.633 6 nm，c=1.487 0 nm.在图6（a）中，除了Al的[122]衍射谱和Al2CuMg的[011]衍射谱外，还可找出另一套很弱的电子衍射花样，从拉长的斑点及其拉长方向来看，来自细长薄片状析出相.2.2.3 试验合金的XRD分析试验合金的XRD图谱如图7所示.两个试样中均含有Al 基体、Al2CuMg和Al7Cu2Fe相.经过高温时效后，在200 ℃×9 h时效的试样中发现了Al2Cu的衍射峰，见图7（b），表明在TEM分析中未能标定出的细长薄片状析出相可能是Al2Cu 相，即θ（或θ ′ ）相.在高温时效后，Al2Cu相增多，使得在XRD图谱中出现其衍射峰，这与图5中200 ℃×9 h 时效制度下，试样中的细长薄片状析出相变多、粗化的现象一致.2XXX系铝合金强化主要靠细小弥散分布的强化相，试验中2024铝合金型材晶内的主要析出相为S ′ （主要强化相）+θ ′ （θ）.试验结果表明，随着时效时间的延长和时效温度的升高，S ′ +θ ′ （θ）相粗化，并且密度减小，导致试验合金的屈服强度及塑性降低.当进行190 ℃×9 h时效后，试验合金的屈服强度均保持在较高的水平，析出相以长棒状为主，且细小弥散.当时效温度提高到195～200 ℃时，随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低，棒状析出物数量减少、粗化，细长薄片状析出物数量增多，晶内析出相主要是S ′ +θ ′ ，由于时效温度较高，导致析出相形核及长大速度明显加快，200 ℃?r效9 h，析出相明显粗化，因而屈服强度低于190 ℃时效后. 3 结论（1） 2024铝合金型材T62热处理制度为：（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h，该制度下型材的性能最为理想，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为377、481 MPa和11.0%.（2）主要强化相是细小弥散分布的正交结构长棒状析出相Al2CuMg，即S（或S ′ ）相；次要强化相是细长薄片状析出相Al2Cu，即θ（或θ ′ ）相.这两种相的共同存在，使得材料的屈服强度均保持在较高的水平.。

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高性能的析出组织为Ａ１２ＣｕＭｇ。
关键词：２０２４铝合金；变形；热处理；时效；力学性能
中图分类号：ＴＧ１４６．２１；ＴＧＩ５６．９２；ＴＧ１１３．２５文献标志码：Ａ文章编号：２０９５．１７４４（２０１５）０３０－００１－０４
９３％（
＝２．０）ａｎｄａｇｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｎｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｈａｓｅｓｂｙＸＲＤａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｔｅｓｔｉｎｇ，ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐｈａｓｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｉｎ
其组织和力学性能的影响。采用最大变形量为９３％（真应变Ｆ＝２．０）的变形处理及时效强化处理，使合金内部组织中的第二相
明显析出，再利用ＸＲＤ对第二相析出组织进行分析。结果表明，大变形及时效处理可使合金的力学性能尤其是强度得到提高，提
ＥｆｆｅｃｔｏｆＤｅｆｂｒｍａｔｉｏｎａｎｄＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｎＭｉｃｒＯｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ２０２４ＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ
２０１５年
第５卷第３期６月
有色金属工程
ＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．５，Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ２０１５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５・１７４４．２０１５．０３．００１
ＺＨＡＯＸｉａｏ — ｙｕ，ＷＡＮＧＢｉｎｇ — ｘｉｎ，ＬＩＬｉ，Ｌ１ＡＮｊｉｎｇ — ｂａｏ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｉｈｕａｈｕｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１１３００１，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｅａｌｌｏｙｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｍａｘｉｍｕｍｒａｔｅｏｆ
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｌｌｏｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｌａｒｇｅ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｈａｓｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｌｌｏｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓ
变形及时效处理对２０２４铝合金组织和力学性能的影响
赵晓宇，王秉新，李莉，连景宝
（辽宁石油化工大学机械：［程学院，辽宁抚顺１１３００１）
摘要：采用硬度（ＨＶ）测试、拉伸试验、金相分析、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）物相分析等手段，研究２０２４铝合金大变形和热处理工艺对
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ２０２４ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｈａｒｄｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｓｔｒｅｔｃｈ