铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究
6A02铝合金固溶时效工艺优化
图1 时效12h的工艺曲线图2 时效10h的工艺曲线
2019热加工
图3 时效时间12h 与10h 的硬度比较
4. 结语
对于6A02铝合金有效尺寸≤100mm 零部件进行固溶+人工时效（T6）处理时，可由原时效时间12h 减少到10h 。
对零部件的硬度、抗拉强度、伸长率没有太大差异，不影响使用性能，在生产过程中可以实施。
实施后不仅
表2 时效时间12h 和10h 的抗拉强度与伸长率
时效时间/h 1210序号12312抗拉强度/MPa 437379373453436伸长率（%）
13.5
13.5
14
12.5
13
（a ） （b ）
图4 拉伸试验
可以提高生产效率，还可以节约电费与工时费用。
作者简介：张喆，新东北电气集团高压开关设备有限公司，主要从事金属材料热处理生产。
20190327。
铝合金时效强化工艺的设计与研究的开题报告
铝合金时效强化工艺的设计与研究的开题报告一、选题背景及研究意义随着现代工业的发展，铝合金材料因其良好的物理力学性质和较高的强度密度比而得到广泛应用。
然而，铝合金的力学性能仍有一定的提升空间。
时效强化是其中一种提升铝合金力学性能的有效方法，其主要原理是通过在高温下加热，使铝合金中的合金元素溶解和扩散，然后在适当的温度和时间内使其重新形成新的相结构，从而提高材料的力学性能，特别是强度和硬度。
因此，铝合金时效强化工艺的设计与研究对于提升铝合金的力学性能、促进铝合金应用具有重要的意义。
二、研究内容及方法本研究的主要内容是：1. 分析不同元素对铝合金时效强化的影响，重点研究Cu、Mg、Zn等元素的时效强化效果和机制；2. 研究不同温度、保温时间对铝合金时效强化的影响，优化铝合金时效强化工艺；3. 基于先进的试验技术和数值仿真技术，探究铝合金时效强化的热力学、动力学及组织演化规律。
为实现上述内容，本研究将采用以下方法：1. 通过文献调研和实验测试，分析不同元素对铝合金时效强化的影响及机制；2. 选择常用的Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg-Cu等铝合金作为研究对象，进行不同温度、保温时间下的时效强化试验，并通过材料测试设备检测导电率、硬度、强度等物理力学性能；3. 利用金相显微镜、扫描电镜等显微技术观察时效强化铝合金的组织演化，同时借助有限元分析等数值仿真技术对热传递、组织演化等过程进行模拟分析。
三、研究预期结果通过本研究，预期可以得到以下结果：1. 在系统分析铝合金时效强化机理的基础上，揭示不同合金元素对于铝合金时效强化性能的影响规律，拓展了铝合金材料的材料基础知识；2. 优化铝合金时效强化的工艺参数，提高铝合金的力学性能；3. 通过数值仿真技术，深入探究铝合金时效强化过程中的热力学和动力学规律，为更深入的研究提供基础和参考。
综上所述，本研究将对提升铝合金材料的力学性能、促进其应用发展具有重要意义。
压铸铝合金时效处理工艺
压铸铝合金时效处理工艺一、引言压铸铝合金是一种重要的工程合金，具有优良的物理性能和机械性能，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
时效处理是压铸铝合金重要的热处理工艺之一，可以显著改善其力学性能和耐腐蚀性能。
本文将详细介绍压铸铝合金时效处理工艺的原理、工艺参数以及影响因素。
二、时效处理原理时效处理是指将铝合金经过固溶处理后，在较低的温度下保持一定时间，使合金中的溶质元素重新分布并形成稳定的强化相。
在时效处理过程中，合金的硬度和强度会显著增加，而塑性和韧性会有所降低。
这是因为时效处理过程中，溶质元素通过扩散和析出作用，形成了细小的弥散相，从而阻碍了位错的移动，增加了合金的强度。
三、时效处理工艺参数压铸铝合金的时效处理工艺参数包括时效温度、时效时间和冷却方式等。
时效温度是指合金在时效过程中所处的温度，通常在合金的时效曲线上选择。
时效时间是指合金在时效温度下保持的时间，通常根据合金的性能要求和厚度确定。
冷却方式是指将合金从时效温度迅速冷却到室温的方式，可以采用水淬、油淬或自然冷却等方式。
四、时效处理影响因素时效处理的效果受到许多因素的影响，包括合金成分、时效温度、时效时间和冷却方式等。
合金成分是影响时效处理效果的重要因素，不同的合金成分会影响合金中强化相的形成和分布。
时效温度和时效时间是决定合金强化相形成的重要参数，过高或过低的温度和时间都会导致时效效果不理想。
冷却方式对合金的时效效果也有一定影响，快速冷却可以产生更细小的弥散相，从而提高合金的强度。
五、时效处理工艺优化为了优化压铸铝合金的时效处理工艺，可以从以下几个方面进行考虑。
首先，合理选择合金成分，确保合金中的溶质元素含量适当，以利于形成稳定的强化相。
其次，合理选择时效温度和时效时间，根据合金的性能要求和厚度进行合理的匹配。
此外，可以采用复合时效工艺，即先进行一次较高温度的时效处理，再进行一次较低温度的时效处理，以进一步提高合金的性能。
六、时效处理质量控制时效处理质量的控制是确保合金性能稳定的关键。
热处理工艺对铝合金材料的成形性和强化效果的优化
热处理工艺对铝合金材料的成形性和强化效果的优化热处理工艺是对铝合金材料进行优化的重要工艺之一，能够显著改善其成形性和强化效果。
本文将从成形性和强化效果两个方面来探讨热处理工艺对铝合金材料的优化。
首先，热处理工艺对铝合金材料的成形性有着重要的影响。
铝合金材料通常具有较低的塑性，高强度和硬度，对成形过程造成了一定的难度。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构，提高其塑性，使其更容易变形。
例如，通过固溶处理可以将金属做到较高的温度下保持一段时间，使金属中的固溶体溶解，然后通过快速冷却，形成细小均匀的固溶体，从而显著提高材料的塑性。
此外，减小材料的晶界能够降低材料的强度，提高其可塑性，使其更容易进行成形。
其次，热处理工艺也能够显著提高铝合金材料的强化效果。
铝合金材料的强度和硬度主要由其中的金属间化合物和位错密度等因素决定。
热处理工艺可以通过选择适当的处理温度和处理时间，使金属间化合物在晶界和晶内得到析出和细化，从而显著提高材料的强度和硬度。
此外，通过热处理工艺还可以提高材料的位错密度，增加材料的变形阻力，从而进一步提高其强度。
例如，采用人工时效处理可以通过调整处理温度和时间，使材料中的金属间化合物得到充分的析出和细化，有效地增加材料的强度和硬度。
综上所述，热处理工艺对铝合金材料的成形性和强化效果具有重要的优化作用。
通过改变材料的晶体结构，提高材料的塑性，使其更容易进行成形；同时，通过适当的处理温度和时间，使金属间化合物得到充分的析出和细化，提高材料的强度和硬度。
因此，热处理工艺在铝合金材料的加工和应用中具有重要的地位和作用。
然而，需要注意的是，热处理工艺的选择和参数调整需要综合考虑材料的成分、形状和应用环境等因素，以及经济成本和性能需求等因素，进行合理的优化。
此外，热处理工艺的实施也需要具备一定的技术和设备支持，以确保工艺的可行性和稳定性。
只有综合考虑这些因素，才能实现对铝合金材料成形性和强化效果的最优化。
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。
铝合金的时效强化是如何进行和完成的
铝合金的时效强化是如何进行和完成的经淬火后的铝合金强度、硬度随时间延长而发生显著提高的现象称之为时效，也称铝合金的时效硬化。
这是铝合金强化的重要方法之一。
由定义可知，铝合金时效强化的前提，首先是进行淬火，获得饱和单相组织。
在快冷淬火获得的固溶体，不仅溶质原子是过饱和的，而且空位(晶体点缺陷)也是过饱和的，即处于双重过饱和状态。
以Al -4%Cu 合金为例，固溶处理后，过饱和α固溶体的化学成分就是合金的化学成分，即固溶体中钢含量为4%。
由Al-Cu 相图可知，在室温平衡态下，α固溶体的含铜量仅为0.5%，故3.5%Cu过饱和固溶于α相中。
当温度接近纯铝熔点时，空位浓度接近10-3数量级，而在常温下，空位浓度为10-11数量级，二者相差10-8级。
经研究可知；铝合金固溶处理温度越高，处理后过饱和程度也越大，经时效后产生的时效强化效果也越大。
因此固溶处理温度选择原则是：在保证合金不过烧的前提下，固溶处理温度尽可能提高。
固溶处理后的铝铜合金，在室温或某一温度下放置时，发生时效过程。
此过程实质上是第二相Al2Cu 从过饱和固溶体中沉淀的过程。
这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散型的固态相变。
它依下列顺序进行：a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相G.P区就是指富溶质原子区，对Al-Cu合金而言，就是富铜区。
铝钢合金的G.P区是铜原子在(100)晶面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。
它没有完整的晶体结构，与母相共格。
200℃不再生成G.P 区。
室温时效的G.P区很小，直径约50A，密度为1014-1015/mm3，G.P区之间的距离为20-40 ?。
130℃时效15h后，G.P 区直径长大到90 ?，厚为4-6 ?。
温度再高，G.P区数目开始减少。
它可以在晶面处引起弹性应变。
θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且铜、铝原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。
在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。
铝合金的时效强化是如何进行和完成的
鋁合金的時效強化是如何進行和完成的?經淬火後的鋁合金強度、硬度隨時間延長而發生顯著提高的現象稱之為時效，也稱鋁合金的時效硬化。
這是鋁合金強化的重要方法之一。
由定義可知，鋁合金時效強化的前提，首先是進行淬火，獲得飽和單相組織。
在快冷淬火獲得的固溶體，不僅溶質原子是過飽和的，而且空位(晶體點缺陷)也是過飽和的，即處於雙重過飽和狀態。
以Al -4%Cu合金為例，固溶處理後，過飽和α固溶體的化學成分就是合金的化學成分，即固溶體中鋼含量為4%。
由Al-Cu 相圖可知，在室溫平衡態下，α固溶體的含銅量僅為0.5%，故3.5%Cu過飽和固溶於α相中。
當溫度接近純鋁熔點時，空位濃度接近10-3數量級，而在常溫下，空位濃度為10-11數量級，二者相差10-8級。
經研究可知；鋁合金固溶處理溫度越高，處理後過飽和程度也越大，經時效後產生的時效強化效果也越大。
因此固溶處理溫度選擇原則是：在保証合金不過燒的前提下，固溶處理溫度盡可能提高。
固溶處理後的鋁銅合金，在室溫或某一溫度下放置時，發生時效過程。
此過程實質上是第二相Al2Cu從過飽和固溶體中沉淀的過程。
這種過程是通過成型和長大進行的，是一種擴散型的固態相變。
它依下列順序進行：a過→G.P區→θ’’相→θ’相→θ相G.P區就是指富溶質原子區，對Al-Cu合金而言，就是富銅區。
鋁鋼合金的G.P區是銅原子在(100)晶面上偏聚或從聚而成的，呈圓片狀。
它沒有完整的晶體結構，與母相共格。
200℃不再生成G.P 區。
室溫時效的G.P區很小，直徑約50A，密度為1014-1015/mm3，G.P區之間的距離為20-40 ?。
130℃時效15h後，G.P 區直徑長大到90 ?，厚為4-6 ?。
溫度再高，G.P區數目開始減少。
它可以在晶面處引起彈性應變。
θ’’相是隨時效溫度升高或時效時間延長，G.P區直徑急劇長大，且銅、鋁原子逐漸形成規則排列，即正方有序結構。
在θ’’過渡相附近造成的彈性共格應力場或點陣畸變區都大於G.P區產生的應力場，所以θ’’相產生的時效強化效果大於G.P 區的強化作用。
超高强铝合金的固溶处理及双级时效研究
收稿日期:2009-06-25 作者简介:冯正海(1960-),男,辽宁锦州人,高级工程师。
超高强铝合金的固溶处理及双级时效研究冯正海(东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060)摘要:研究了固溶处理温度对7×××超高强铝合金双级时效后的组织和性能的影响,确定了最佳的固溶处理温度范围。
关键词:固溶处理;时效;剥落腐蚀中图分类号:TG 146121;TG 16613 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2009)10-0052-03E ffect of solution treatment temperature on microstructure and propertiesof 7×××aluminium alloy after tw o 2stage agingFE NG Zheng 2hai(N ortheast Light Alloy Co.,Ltd.,H arbin 150060,China)Abstract :The effect of s olution treatment tem perature on microstructure and properties of 7×××ultra high strength alloy after tw o 2stage aging was studied.Meanwhile ,optimal s olution treatment tem perature rage was determined.K ey w ords :s olution treatment ;aging ;ex foliation corrosion Al 2Zn 2Mg 2Cu 系(7×××)超高强铝合金广泛应用于航空、航天、交通运输和其他工业部门。
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实验十铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究
—Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金最佳固溶时效强化工艺参数的测定
一、实验目的：
通过Al—Si－Cu－Mg－Mn的成分配制—合金的熔炼—合金的固溶时效—显微组织分析—机械性能测定，最终测得最佳的铝合金固溶与时效温度及热处理时间的工艺参数。
二、原理概述：
从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
具有这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图1所示。
如果将C0成分的合金自A单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以下温度（如T3）保温时，β相将从α相中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种变化可表示为：α（C0）→α（C1）＋β。
β为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为（α＋β）双相组织，将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度，（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体α相，这种处理称为固溶处理。
图1固溶处理与时效处理的工艺过程示意图
若将经过固溶处理的C0成分合金急冷，抑制α相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和α相固溶体。
这种过饱和固溶体在室温或在较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚焦区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强化或时效强化，是强化合金材料的重要途径之一。
固溶加时效是提高合金强度的一种重要途径，它不同于钢材的强化，钢在淬火后可立即获得很高的硬度和强度。
铝合金淬火后，硬度和强度并不立即升高，但塑性较高，但把这种淬火后的铝合金放置一些时间（4～6天）后，强度和硬度显著提高，而塑性明显降低。
人们把淬火后的铝合金性能随时间而发生显著提高的现象称为时效。
时效可以在室温发生，也可以在高于室温的某一温度范围（100～200℃）内发生。
前者称自然时效，后者称人工时效。
本实验采用Al—Si－Cu－Mg－Mn进行温时效，在不同的温度下等温，然后测定合金的硬度，绘制时效硬化曲线。
Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金经熔炼，金属模铸造，固溶时效处理后，合金强度为460～500MPa，同时还具有良好的流动性和优良的铸造性能。
本合金基本成分为9.5％Si、4%Cu、0.5%Mg、0.5％Mn，由于这种合金不像Al－Cu及Al—Zn－Cu高强度铸造铝合金那样受到热裂
的影响，且合金含有硅，具有良好的充填能力和流动性，因而能够生产复杂结构的铸件。
合金中的铜主要是提高合金的强度，镁提供时效硬化，而锰提高合金的高温性能。
这种合金比SAE323耐热合金在高温下具有更高的强度，以及较低的膨胀系数，优良的铸造性能，优良的抗腐蚀性能，这些优点既适合于高强度，同时也适合于高温下应用。
这种合金用于工作条件严格的汽缸、活塞和汽缸头，同时也被用于经表面处理的整体汽缸材料。
它的低生产成本，较好的机械性能、铸造性能，使其在广阔的领域中得到应用。
近年来，在Al-Cu及Al-Zn-Mg系中发展了高强度铸造合金，这些合金在室温下具有高的强度和延伸率的数值，但是这些合金存在则着铸造性能不好，高温性能查的缺点，因此提供优异的铸造性能以及高强度的一种Al-Si-Cu-Mg-Mn合金的研究就产生了。
三、实验步骤
（一）合金的制备：
1.合金成分的设计：该合金采用普通工业0号纯铝、纯镁、铝-硅、铝-铜、铝-锰中间合金纯金属整体的成分制备出含9.5％Si、4%Cu、0.5%Mg、0.5％Mn其余为Al的合金。
2.所有与铝合金接触的铁质工具等均刷上涂料。
涂料成分为：15％滑石粉、3%水玻璃、82％水。
石墨坩锅、金属铸型应涂刷上85％滑石粉、10％水玻璃、5％水配成的涂料，并且在200℃的炉中烘干备用。
3.将坩锅电炉升温，并将Al及Al－Si、Al－Cu、Al－Mn合金加入到坩锅中，将炉温升温到760℃左右，待合金全部熔化后，用钟罩将镁条压入液态合金中，并进行搅拌。
为减少合金对氢气的吸收合金还要进行除气操作。
用2％的六氯乙烷除气，方法是用金属钟罩将六氯乙烷压入合金底部。
扒渣静置后，在740℃将液态合金浇注到金属模型中，冷却后制成试样备用。
（二）合金的固溶与时效：
本实验的固溶加热温度及保温时间和人工时效的时效温度与时效时间由同学们自己设定，根据同学们自己设定的一系列不同的固溶时效工艺参数的结果，进行金相显微组织分析和力学性能测试，分析找出最佳固溶时效工艺参数，
四、实验设备及材料
熔炼炉，金相显微镜，硬度计，读数显微镜，切割机，抛光机，热电偶，石墨坩锅，纯铝及铝合金等。
五、实验要求：
1、要求在进行本专题实验之前，要首先查阅铝合金制备、强化方面的理论在；资料。
2、依据实验内容，制定出本专题实验的工艺路线，实验方案。
3、通过金相组织分析，机械性能测定，确定最佳的固溶与时效工艺参数。
4、参照公开发表的科技论文格式，写出本次实验的实验论文。
（包括工艺路线、实验数据
及结果分析、金相照片等）。