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航空航天铝合金的热处理工艺

发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com 更新时间：2014-09-03

固溶、时效热处理是调控铝合金材料综合性能的有效手段，一种新的热处理技术的建立往往标示着一种新合金材料的产生。因此，热处理工艺的优化对于研发新型高性能铝合金具有重要意义。

一．固溶工艺。

固溶处理的目的主要是将合金元素充分溶入到铝基体中，以期在淬火后得到高过饱和度固溶体，为后续时效调控性能奠定基础; 但合金高温固溶时往往会发生再结晶。合金元素的固溶程度、材料的再结晶程度及晶粒尺寸与取向对合金最终的强度、断裂韧性、抗疲劳及抗应力腐蚀性能有很大影响。

固溶温度和时间是影响合金性能的两个关键的因素。相对固溶时间，温度影响更显著。固溶温度的升高使合金淬火后得到更高的溶质和空位浓度，有利于时效时沉淀相析出，提高合金的硬度及强度。由于合金中往往有一些低熔点共晶相的存在，固溶温度必须严格控制，以防止局部过烧的出现。对于 7XXX 合金，采用分级强化固溶的方法不仅使合金元素达到充分固溶的效果，而且还可控制板材的组织。为减小合金表面和中心性能的差别，厚板横截面温度需尽量均匀; 板材宽度和长度方向上，炉温尽量保持一致，先进的辊底式空气加热喷淋淬火炉可将温度精度控制在±1.5℃以内。固溶时间也是必须要控制的一个参数，因为过长的时间会导致晶粒长大和粗化，同时还增加合金的氧化和起泡程度，显著降低合金的性能。

二．淬火工艺。

淬火工序中，淬火转移时间和淬火速率是需要控制的工艺参数。板材经固溶后，转移至淬火槽中淬火，其中的间隔时间为淬火转移时间，操作上往往难以控制。太长的转移时间往往会导致合金力学性能和腐蚀性能的下降。辊底式喷淋淬火技术基本解决了中厚板淬火转移时间问题。为了获得高的时效强化效果，淬火速率越快越好。但是，快速冷却不均匀淬火会使薄板畸变、厚截面产品会产生大的残余应力，导致产品的变形、翘曲，严重时发生开裂。在实际生产中为了控制并减小残余应力，可采用沸水等介质进行淬火以适当降低表面淬火速率，减少残余应力。通过选择合适的淬火介质和淬火温度，控制冷却过程，可实现良好的淬火效果。采用多聚物溶液进行淬火能减小产品的翘曲和变形，获得较好的板形。

三．时效工艺。

时效是决定高强铝合金材料性能的最后一道热处理关键工序。通过选择合适的回归温度、升温速率和降温速率以及回归时间可以达到合金力学性能和抗应力腐蚀性能的良好匹配。研究表明，加热速率为57℃ /min及回归后冷却速率为 17℃/min 时，合金具有最佳的强度和抗应力腐蚀性能的匹配。研究还表明，三级“时效－回归－再时效”的RRA处理制度可使 7XXX 合金同时具有高强度和高抗应力腐蚀性能。目前先进水平是将 RRA 工艺连续进行，采用较低的回归温度以防止局部发生过时效。

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