铝合金时效处理相关
铝合金时效硬化现象
铝合金时效硬化是指在合金经过适当的热处理后，其力学性能会随时间而改变和提高的现象。
这种现象主要发生在某些铝合金中，特别是含有合适量的合金元素（如铜、镁、硅等）的铝合金。
时效硬化的基本过程如下：
固溶处理（固溶化）：首先，将铝合金加热至固溶温度（固溶化温度），使合金中的溶质元素均匀溶解在铝基体中形成固溶体。
在这个过程中，溶质元素与铝基体形成了固溶体的固溶体溶解度限制。
快速冷却（淬火）：在固溶处理后，合金需要快速冷却以防止溶质元素重新形成亚稳相或析出。
时效处理：经过固溶处理和快速冷却后，合金通常需要进行时效处理。
时效处理包括两个阶段：
时效过程I（低温时效）：将合金加热到低于固溶温度但高于室温的温度，并在一定时间内保持恒定温度。
在这个过程中，固溶体中的溶质元素开始扩散并形成亚稳相。
这些亚稳相的形成导致了合金的初期硬化。
时效过程II（高温时效）：在低温时效后，合金需要再次加热到较高的温度，并在一定时间内保持。
在这个过程中，亚稳相会进一步成长和析出，形成细小的析出相，如硬质相或弥散相。
这些析出相的形成会进一步增加合金的强度和硬度，从而提高其时效硬化效果。
时效硬化的机理涉及溶质元素的扩散、亚稳相的形成和析出相的成长。
通过适当的时效处理，可以控制合金中亚稳相和析出相的形成和分布，从而调节合金的硬度、强度和其他力学性能。
需要注意的是，不同的铝合金系统具有不同的时效硬化行为。
因此，在具体的铝合金材料中，时效处理的温度、时间和时效工艺参数需要根据合金组成和所需的性能进行优化和调整。
变形铝合金时效热处理相关知识汇总
变形铝合金时效热处理相关知识汇总(1)时效 aging经固溶处理或冷变形后的合金，在室温或高于室温下，组织和性能随时间延续而变化，硬度、强度增高，塑性、韧性降低的现象。
在室温下发生时效称自然时效。
高于室温发生时效称人工时效。
时效现象除铝铜合金外，在钢、铜合金，铁基、银基、钻基高温合金中普遍存在，是提高合金强度的重要方法。
低碳钢冷变形后在常温长时放置即出现屈服强度提高。
硬铝合金经高斌520℃)淬火后在10g200℃时效，可获得最佳的强化效果。
马氏体时效钢，沉淀硬化不锈钢，铁基、镍基、钻基高温合金均可在固溶处理后选择不同温度时效处理，可以从中获得最佳的组织和性能。
(2)时效处理 aging treatment过饱和固溶体合金在室温或加热至一定温度保温，使溶质组元富集或析出第二相的热处理工艺。
常温下时效称自然时效。
高于室温加热时效称人工时效。
时效析出第二相获得强化的现象称时效强化。
低于或高于强化峰值温度的时效分别称为亚时效与过时效处理变后时效称形变时效或直接时效。
在应力下时效称应力时效强化效果取决于析出第二相的类数量、尺寸、形态、稳定性等因素。
广泛用于铝合金、钛合金、高温合金、沉淀硬化钢、马氏体时效钢等。
铝合金时效硬化峰值出现在溶质组元的富区(II)末期。
时效处理是强化合金的有效方法，可显著提高合金的强度和硬度，调整时效温度、时间可使合金的组织、性能满足使用要求，获得高的屈服强度、蠕变强度、疲劳性能等。
含铜的铝合金经自然时效后强度为0MPa比退火状态强度大一倍时效硬化合金使用时使用温度不应超过其时效温度。
(3)时效硬化 age hardening经固溶处理的过饱和固溶体在室温或室温以上时效处理，硬度或强度显著增加的现象。
原因是过饱和固溶体在时效过程中发生沉淀、偏聚、有序化等反应的产物，增加了位错运动的阻力形成的。
位错与析出产物交互作用下硬化机制有位错剪切析出相粒子，基体与粒子间相界面积增加，使外力转变为界面能析出相与基体的层错能差异基体与析出粒子的切变模量不同。
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。
时效处理对7075铝合金组织和性能的影响
Influence of aging treatment on microstructure and properties of 7075 aluminum
XIAO Fu-lai1，HUO Yan2
（１．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｎａｎｓｈａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙａｎｔａｉ ２６５７００， Ｓｈａｎｄｏｎｇ； ２． Ｈａｎｇｘｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙａｎｔａｉ ２６５７００， Ｓｈａｎｄｏｎｇ）
Abstract: Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｏｎｅ ｓｔｅｐ ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｗｏ ｓｔｅｐ ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ７０７５ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ， ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎＴｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ ａｇｉｎｇ ａｔ １２０℃ ｆｏｒ ２４ｈ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｒｅａｃｈｅｓ １９６ＨＶ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｔｅｐ ａｇｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ １６０ ℃ ， ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ａｆｔｅｒ ｐｒｉｍａｒｙ ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｇｉｎｇ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ． Ａｆｔｅｒ ｔｗｏ ｓｔｅｐ ａｇｉｎｇ ａｔ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ ｗｉｌｌ ｇａｔｈｅｒ， ｃｏａｒｓｅｎ ａｎｄ ｇｒｏｗ ｕｐ ｗｈｉｃｈ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｔ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ． Ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ １６ｈ ａｎｄ ２４ｈ． Keywords: ａｌｕｍｉｎｕｍ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈａｒｄｎｅｓｓ；ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
铝合金时效处理
时效处理对电子束焊接AA2219铝合金焊接后的拉伸性能的影响摘要：2219铝合金（铝，铜6.5％）是一个航空航天应用中最受欢迎的时间硬化合金，因为其优良的焊接特点，虽然AA2219在焊接性方面其6000和7000系列占有优势，当焊接时它容易受到薄弱的连接强度的影响。
在本次研究中通过焊缝时效处理尽量提高焊接接头强度。
本文介绍时效处理对焊接电子束拉伸性能AA2219铝合金焊接的影响。
对接接头的平面制作，采用100千伏容量的电子束焊（电子束）机，焊缝在焊后给予人工时效处理。
拉伸试验用100千牛进行，机电控制采用普遍试验机。
焊后时效处理对提高焊缝金属的硬度和拉伸性能有益。
这主要是由于从焊缝金属的微观结构看，在焊缝金属区域的CuAl2析出物总体分布在焊后时效接头与焊接接头相比其影响是显而易见的。
关键词：AA2219铝合金；电子束焊接；人工时效；拉伸性能1简介2219铝合金（铝，铜6.5％）是一个航空航天应用领域最受欢迎的时效硬化合金，因为它具有优良的可焊性。
其他属于6000（铝硅镁）和7000（铝锌镁）系列的时效硬化合金容易产生凝固裂纹，而且必须使用不可热处理焊剂焊接。
AA2219基本上铝铜锰三元合金。
AA2219是低温液体火箭燃料箱的建造最广泛的使用材料并具有好了独特的综合性能，如：可焊性，高强度重量比和优越的低温性能。
AA 2219铝合金首选的焊接工艺为GMAW焊和钨极气体电弧焊（氩弧焊），相比较更容易成型和更好的经济适用性。
而且，等离子弧焊接以极高的极性电极和高焊接电流使铝组件被加入了一个良好的经济焊缝的质量。
在几个不同的领域，对铝合金的使用逐渐增加。
如压力容器，构造柱和运输系统就必须用多道焊进行焊接。
在多道焊接下，它的焊缝特点和机械性评测就不能用单道焊缝的方法进行观测。
在与氩弧焊和气体保护焊弧相比较，电子束的特点是高功率密度大，从而允许单方面通过且对平面接焊厚度约8毫米的物体焊接速度可达1米以上/分钟。
铝合金固溶时效间隔
铝合金固溶时效是指将铝合金加热至固溶温度，保持一段时间，然后迅速冷却，以达
到固溶处理的目的。
固溶时效间隔是指在固溶处理后，将铝合金进行时效处理之前的
时间间隔。
固溶时效间隔的选择主要取决于以下几个因素：
1. 材料类型：不同种类的铝合金具有不同的固溶时效要求。
一些铝合金需要较短的时
效间隔，以充分利用固溶处理后的溶质状态；而另一些铝合金则需要较长的时效间隔，以使合金元素达到均匀沉淀的状态。
2. 固溶处理温度和时间：固溶处理温度和时间的选择也会影响固溶时效间隔。
通常情
况下，高温、长时间的固溶处理会使溶质更充分地溶解在基体中，这时可以选择较短
的时效间隔。
相反，对于低温、短时间的固溶处理，为了使固溶元素能够充分扩散并
形成沉淀相，可能需要选择较长的时效间隔。
3. 应用需求：固溶时效间隔也可以根据具体的应用需求来选择。
例如，在某些情况下，需要尽快进行时效处理以快速达到所需的力学性能。
而在其他情况下，由于工艺或生
产安排等原因，可能需要延迟时效处理。
总体而言，选择固溶时效间隔应综合考虑材料类型、固溶处理温度和时间，以及应用
需求等因素。
对于具体的铝合金材料，建议参考相关的材料规范和工艺指南，以获得
最佳的固溶时效间隔参数。
铝合金固溶时效热处理
铝合金固溶时效热处理铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。
2、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（如4～6昼夜后），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。
3、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。
4、影响时效的因素4.1从淬火到人工时效之间停留时间的影响研究发现，某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。
铝合金时效工艺
一、时效方法铝合金和钢铁不同，淬火以后的变形铝合金不能立即强化。
它得到的是一种过饱和固溶体组织。
这种过饱和固溶体不稳定，它有自发分解的趋势。
在一定的温度下，保持一定的时间，过饱和固溶体发生分解(称为脱溶)，引起铝合金强度和硬度大幅度提高，这种热处理过程称之为时效。
在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度提高的方法称为自然时效。
入为的将铝合金制品在高于室温下的某一温度，保温一定的时间，以提高铝合金强度及硬度的方法称入工时效。
对于Al-Mg-Si系的6063合金而言，自然时效进行得非常缓慢，在室温下停留半个月，甚至更长的时间，也达不到最佳的强化效果，比入工时效的强化效果要差30%～50%，所以一般都采用入工时效。
含有主要强化相Mg2Si、MgZn和Al2Mg3Zn3的合金、都只有进行入工时效才能获得最高的强度。
含有主要强化相CuAl2和S(A12CuMg) 等相的合金，采用自然时效和入工时效两种方法都可以。
如2A11和2A12合金采用自然时效和入工时效都可以获得最佳强化效果。
究竟采用哪种时效方法，这需要根据合金的本性和用途来决定。
一般在高温下工作的变形铝合金多采用入工时效，而在室温下工作的变形铝合金宜采用自然时效。
二、时效强化机理铝合金的时效强化理论，有很多种说法。
如弥散硬化理论、滑移干扰理论、溶质原子富集成强化或硬化区理论等。
目前普遍认为时效强化或硬化是原子富集形成强化区的结果。
经科学实验证实，用X射线方法对铝合金过饱和固溶体分解动力学研究和通过电子显微镜对薄膜透射观察，看到中间过渡析出阶段(硬化区)的数量、大小、形状和分布特点，描绘了硬化区的形象，揭示了铝合金时效硬化现象的实质。
但时效硬化是一个非常复杂的问题，与合金的成分、时效工艺、生产过程中的加工状态都有关系，目前对时效的认识还不十分彻底。
下面仅介绍硬化区理论。
铝合金在淬火加热、快速冷却时，形成过饱和固液体。
过饱和固溶体有从不稳定状态向稳定平衡状态转变的趋势。
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铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。
前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。
因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。
铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。
一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。
因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si 系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。
二、热处理方法1、退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。
其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。
2、淬火淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500℃以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。
然后，急速淬入60-100℃的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。
这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。
3、时效处理时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。
合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区（称为G-PⅠ区）和G-PⅠ区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。
时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。
自然时效是指时效强化在室温下进行的时效。
人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效3种。
1）不完全人工时效：把铸件加热到150-170℃，保温3-5h，以获得较好抗拉强度、良好的塑性和韧性，但抗蚀性较低的热处理工艺；2）完全人工时效：把铸件加热到175-185℃，保温5-24h，以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度）但延伸率较低的热处理工艺；3）过时效：把铸件加热到190-230℃，保温4-9h，使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺，也称稳定化回火。