2A02铝合金锻造及热处理工艺参数优化研究

采用正交试验设计方法对2A02铝合金锻造工艺参数和时效热处理制度进行了研究。结果表明,时效温度、固溶时间对2A02铝合金的力学性能影响比较显著。2A02铝合金的最优锻造及热处理工艺为:锻造温度460℃,变形程度50%,固溶时间3 h,时效温度190℃,时效时间20 h。     

半固态挤压铸造A356合金在热处理过程中的组织和性能演化

半固态挤压铸造的A356合金首先在540℃下进行固溶处理,随着固溶温度升高,Mg和Si原子逐渐溶解于基体中,并产生了固溶强化作用。抗拉强度、延伸率和硬度在固溶6 h达到峰值,之后合金力学性能随固溶时间延长而下降。在固溶处理之后合金在180℃下进行了不同时间的时效处理。随着时效时间延长,Mg₂Si相逐渐在基体中析出,析出相显著球化细化,尺寸约为2μm。经过对合金组织和力学性能的分析,半固态挤压铸造A356合金的最佳热处理制度为:540℃固溶6h,180℃时效4h。经过固溶和时效处理后的合金抗拉强度达到336 MPa,延伸率达到6.9%,硬度达到1240 MPa,相较于热处理前的性能提升了106.7%。     

半固态挤压铸造A356合金在热处理过程中的组织和性能演化（英文）

半固态挤压铸造的A356合金首先在540℃下进行固溶处理,随着固溶温度升高,Mg和Si原子逐渐溶解于基体中,并产生了固溶强化作用。抗拉强度、延伸率和硬度在固溶6 h达到峰值,之后合金力学性能随固溶时间延长而下降。在固溶处理之后合金在180℃下进行了不同时间的时效处理。随着时效时间延长,Mg2Si相逐渐在基体中析出,析出相显著球化细化,尺寸约为2μm。经过对合金组织和力学性能的分析,半固态挤压铸造A356合金的最佳热处理制度为:540℃固溶6h,180℃时效4h。经过固溶和时效处理后的合金抗拉强度达到336 MPa,延伸率达到6.9%,硬度达到1240 MPa,相较于热处理前的性能提升了106.7%。     

固溶处理对2A14铝合金冷轧板组织与性能的影响

采用DSC差热分析、拉伸试验、硬度测试及金相观察等方法,分析了固溶处理对2A14铝合金冷轧板材显微组织与力学性能的影响。结果表明,2A14铝合金冷轧薄板的过烧温度为508℃。随固溶温度升高和保温时间延长,合金的固溶程度增大,经自然时效后,合金强度逐渐提高,在505℃下固溶30min时合金强度最高。而随着固溶温度进一步升高,合金发生再结晶且晶粒长大,沉淀强化减弱,因而强度降低。综合得到2A14铝合金冷轧板的最佳固溶处理制度为505℃下保温30min。     

热处理对A356铝合金组织结构和力学性能的影响

用两种不同的热处理制度对稀土和锶综合细化变质的A356合金进行处理,一种是长时间标准处理制度T6（535℃固溶4h＋150℃时效15h）,另一种是短时间的热处理制度ST（550℃固溶2h＋170℃时效2h）。采用光学显微镜、扫描电镜及室温拉伸实验等手段分析热处理制度对A356合金微观组织和拉伸力学性能的影响。结果表明：在550℃下固溶2h可以获得Mg、Si过饱和且分布均匀的α（Al）固溶体,并使共晶硅相球化;再经170℃人工时效2h后,可以达到传统T6处理的时效析出效果。拉伸实验结果表明,A356铝合金经传统T6处理得到了最高的拉伸强度和断裂伸长率;通过ST短时热处理后,其拉伸强度、屈服强度及伸长率分别可以达到T6处理时的90%,95%和80%。     

热处理对Al-Cu-Mn铸造铝合金组织和性能的影响

研究了固溶温度、时效时间、时效温度对Al-Cu-Mn铸造铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,合金经过530℃×14 h固溶处理后,晶界残留相最少;时效温度为170℃时,合金的硬度(HBW)随时效时间延长先增大后减小,在6h时达到峰值(145);在不同温度下时效6 h后,合金的抗拉强度、硬度(HBW)随时效温度的上升先增大后减小,均在170℃时达到峰值,为480 MPa和145,伸长率随时效温度的升高而迅速下降。     

二次固溶处理工艺对7A04-T6铝合金组织和性能的影响

针对7A04-T6铝合金的二次固溶工艺进行了试验研究。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、显微硬度计等研究了二次固溶处理工艺对7A04铝合金自然时效组织和性能的影响,并讨论了其影响规律和影响机制。研究结果表明:提高固溶温度或延长固溶时间均能显著提高7A04-T6铝合金自然时效后的力学性能;较高的固溶温度有利于缩短达到相同固溶效果所需的固溶时间;当固溶温度超过485℃,且固溶时间超过60 min时,合金的强度、硬度增大,伸长率下降。而固溶温度的提高或时间的延长,合金的第二相面积分数逐渐减小,而平均晶粒尺寸增大,合金组织发生再结晶;固溶温度过高或固溶时间过长,将促进过渡相(θ'相)向稳定相(θ″相)转变,影响合金性能。     

高强铝合金超塑预处理的固溶再结晶工艺

采用力学性能检测、金相组织观察和能谱分析,试验研究了超塑预处理(SPPT)中固溶再结晶工艺对7A04铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶再结晶工艺直接影响了合金的最终晶粒大小和力学性能,因此,为了达到细化晶粒和提高力学性能的目的,必须严格控制固溶再结晶的工艺参数。对于7A04铝合金,固溶再结晶工艺采用470℃5min 485℃12min,有效地解决了过时效相的溶解和再结晶新晶粒长大的矛盾,使两者达到较好的配合,合金的综合性能好,强度和伸长率分别达到585N/mm2和17.6%。     

固溶-时效对6061铝合金挤压棒材组织和性能的影响

采用硬度、拉伸力学性能测试和电子显微分析技术,研究了固溶-时效处理对6061铝合金挤压棒材组织与性能的影响。结果表明,6061铝合金挤压态组织除固溶体基体外,还包括亚微米级的Mg2Si平衡相、含Cr相和α-AlFe(Cr)Si夹杂相;固溶过程中,亚微米级的Mg2Si平衡相溶解而含Cr相及α-AlFe(Cr)Si夹杂相仍然保留下来;时效过程中,铝合金表现出明显的时效硬化效应,GP区的形成是合金强化的主要原因。6061铝合金棒材合适的固溶-时效制度为535℃50 min固溶、水淬后180℃6 h时效,在此条件下,合金棒材的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339N/mm2、309 N/mm2和14.3%。     

2A14铝合金挤压棒材的热处理工艺

采用显微硬度测试、电导率测试、拉伸力学性能测试以及透射电镜观察,研究时效温度和时效时间对2A14大规格铝合金棒材力学性能和电导率的影响规律。结果表明:在相同的时效时间下,合金电导率随时效温度升高而逐渐升高;在相同的时效温度下,合金电导率随时效时间的延长而逐渐升高。固溶态2A14合金中存在与Al6Mn晶体结构相近的Al12(MnCu)3Si2粒子,此Al12(MnCu)3Si2粒子在合金再结晶过程中影响晶界迁移,抑制晶粒在固溶过程中的长大效应;时效后,合金中主要的强化相为S'相,但在140℃(或低于400℃)时效12 h的合金中,强化相数量较少,合金性能与固溶态接近;经160℃、12 h时效后,合金具有较好的综合力学性能,其抗拉强度和屈服强度分别为509 MPa和452 MPa,伸长率为10.1%;在180℃、12 h时效条件下处理后,合金中的S'相会明显粗化,屈服强度和抗拉强度大幅下降,伸长率升高,表现出明显的过时效特征。     

车体用6082合金型材热处理工艺研究

通过测试不同热处理制度下6082铝合金型材的力学性能,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对力学性能的影响。结果表明,为了获得良好的综合力学性能和最小屈强比,车体大梁用6082合金的最佳热处理工艺为:560℃固溶1 h,195℃时效8 h。     

La变质4004铝合金的热处理

研究了固溶及时效处理对La变质4004铝合金组织及性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高、固溶时间的延长,合金中共晶硅熔断并粒化,500℃固溶6 h时性能达到最佳;随着时效温度的升高、时效时间的延长,合金硬度先升高后降低,时效温度为200℃、时效时间6 h时其硬度达到最高值112 HBW。变质4004铝合金最佳热处理工艺为:500℃×6 h固溶+200℃×6 h时效。     

6005A铝合金挤压型材热处理工艺研究

研究了地铁列车车体用6005A铝合金挤压型材热处理工艺对其力学性能的影响。结果表明,6005A挤压型材的过烧敏感温度在590℃～600℃之间;壁厚5 mm的6005A铝合金挤压型材在(520℃～570℃)2 h范围进行固溶,材料的综合性能良好。560℃2 h固溶时,综合性能最佳;随时效温度的升高,时效强化的速率加快,达到最大强化效果所需的时间越短,最终获得的强度越低;时效制度为175℃10 h时,强化效果最好;固溶水冷后时效的延迟时间应控制在3 h以内或48 h之后,该合金挤压型材才能达到良好的强化效果。     

Er对多向锻造7050铝合金组织性能的影响

以7050铝合金及含Er7050铝合金(7E50)为研究对象,对两种铝合金自由锻件进行固溶、时效处理后,采用SEM、TEM与室温拉伸等测试手段研究铝合金锻件固溶及时效处理过程中组织和力学性能的演变规律。结果表明,两种合金经470℃×1 h固溶后,7050铝合金再结晶组织占比69.45%,而7E50合金再结晶占比仅为62.08%,Er元素的加入可以抑制合金的再结晶行为。最佳的单级时效工艺为120℃×24 h,经单级峰时效处理后7E50合金的强度、硬度、伸长率均高于7050合金,由此可见Er元素的加入可以有效提升合金的力学性能。7E50铝合金峰时效态下的析出相主要是η′相、GP区和Al₃(Er, Zr)颗粒。两种合金晶界上析出相都呈链状连续分布,但7E50铝合金晶界析出相尺寸明显小于不含Er的7050合金,这可能是7E50合金伸长率高于7050合金伸长率的原因之一。     

双级时效对液态模锻6061铝合金性能的影响

利用加热炉、硬度计、拉伸试验机等设备研究了液态模锻6061铝合金在单级时效、双级时效等不同时效制度下的力学性能。结果表明：同单级时效相比,双级时效处理对合金的硬度影响不大。双级时效条件下,预时效和终时效温度顺序对液态模锻6061铝合金合金的抗拉强度影响不大,主要影响合金的屈服强度和伸长率;终时效温度越高合金屈服强度越高,强化速率越快,伸长率下降也越大。 液态模锻6061 铝合金在560 ℃固溶5 h后经200 ℃预时效1 h,185 ℃终时效3.5 h 时具有较好的力学性能,抗拉强度达到362.2 MPa,屈服强度达到311.5 MPa,伸长率为12.1%。     

固溶处理对4004铝合金组织与力学性能的影响

利用金相组织观察和拉伸试验测试,研究了固溶处理对4004铝合金组织和力学性能的影响.结果表明,在480～500 ℃固溶温度、1～6h固溶时间范围,随固溶温度升高或固溶时间延长,须状硅逐渐粒化和合金元素逐渐回溶,时效处理后合金力学性能有所提高;进一步提高固溶温度或延长固溶时间,合金力学性能逐步降低.变质后的4004铝合金最佳固溶处理制度为490℃×6h.     

7A04铝合金高温固溶的微观组织和力学性能

以7A04铝合金为例,通过高温预热装炉和高温短时固溶处理,结合金相组织观察和力学性能测试,研究了高温固溶处理对高强铝合金组织和性能的影响。结果表明：固溶时间相同时,随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性变化不大;高温短时固溶合金强度的增加,主要得益于高温固溶时空位浓度的增加;采用500℃高温预热装炉、510℃20min固溶和140℃6h 150℃1h时效,使7A04铝合金的Rm,Rp0．2和A值分别达到了652．3N／mm^2、553．7N／mm^2和12．6％,而未见明显的过烧组织。     

Al-11.91Si-3.5Cu-1.69Ni-0.75Mg合金的热处理工艺

通过Pandat软件模拟了Al-11.91Si-3.5Cu-1.69Ni-0.75Mg合金的平衡凝固相图,测量了其DSC曲线。结果表明,合金的第一个吸热峰开始于502.7℃,结合相图可知该吸热峰对应于Al2Cu的转变温度。基于此,设计了495℃×(6、10、14)h单步固溶。发现495℃×2h固溶后最低吸热峰的开始温度提高到了522.1℃。基于此设计了495℃×2h+515℃×(4、8、12)h两步固溶,并与单步固溶作对比。固溶完成后在200℃时效得到合金不同热处理状态下的时效曲线,并测量了对应峰时效态的拉伸力学性能。得到最佳热处理方案为:(495℃×2h+515℃×8h)固溶+(200℃×4h)时效,时效后合金的抗拉强度从铸态的212 MPa提高到367 MPa,伸长率从0.44%提高到0.66%。     

2A14铝合金的固溶-冷变形-时效工艺

采用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、场发射扫描电镜对固溶-冷变形-时效工艺条件下2A14铝合金的位错密度、硬度曲线以及微观组织结构进行研究。研究表明,原始2A14铝合金中主要包括Al基体及Al2Cu相,且粗大的第二相Al2Cu不均匀地分布在Al基体上;固溶-冷变形-时效后2A14铝合金脱溶相更加细小,且弥散分布在Al基体上。时效过程中位错密度逐渐减小,位错强化效果减弱;传统固溶-时效工艺的2A14铝合金在160℃时效12 h时,维氏硬度从100 HV0.2提高到164 HV0.2,而固溶-冷变形-时效工艺的2A14铝合金在160℃时效8 h后维氏硬度达到185 HV0.2。时效前的冷变形工艺改变了合金的时效析出行为,加速了时效进程,提高了合金强度。     

6082铝合金热处理工艺参数的研究

研究了6082铝合金热处理工艺参数对其力学性能的影响.结果表明, 6082合金的过烧敏感温度为590 ℃;对于φ50 mm合金挤压棒坯经(530～570) ℃×(1.25～6) h固溶处理后综合性能较佳,随着时效温度的升高,时效强化的速度愈快,达到最大强化效果所需的时间越短.冷却时的水温应控制在50 ℃以下,且固溶水冷后时效的延迟时间应控制在3 h之内或48 h之后,该合金才能获得良好的时效强化效果.