金属材料学第8章铝合金

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1、第8章铝合金铝具有一系列比其他有色金属、钢铁和塑料等更优良的特性:密度小，仅为2.7g/cm3，约为钢的1/3；优良的导电性、导热性；良好的耐蚀性；优良的塑性和加工性能等。8.1铝合金的热处理及时效强化1、铝合金的分类变形铝合金-1铸造铝合金-2防锈铝-3——不能HT强化硬铝/超硬铝/锻铝-4——能HT强化2、铝合金热处理强化特点特点：淬火加热时不发生同素异构转变。热处理强化包括固溶处理与时效处理。固溶处理α+β→α′固溶度↑强度/硬度变化小塑性明显↑时效处理第二相从固溶体中析出力学性能等发生显著变化时效形式：人工时效

2、，自然时效一般“回火”用于晶型转变的淬火合金，“时效”用于非晶型转变的淬火合金以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程：(1)形成铜原子富集区铜富集区称G.P.区晶体结构与基体α同，但产生了共格应变区强度、硬度↑。G.P.呈盘状，仅几个原子层厚，室温下直径约5nm，超过200℃就不再出现G.P.区。(2)铜原子富集区有序化G.P.区急剧长大，G.P.区铜原子有序化，形成θ”相θ”相与基体仍然保持完全共格，具有正方点阵点阵常数a=b=0.404nm，c=0.768nm。它比G.P.区周围的畸变更大，因此时效强化作用更

3、大(3)形成过渡相θ＇θ”相转变成过渡相θ＇θ＇是正方点阵，成分接近CuAl2完全共格→局部共格强度、硬度开始降低，合金此时处于过时效阶段。(4)形成稳定的θ过渡相θ＇完全脱溶形成稳定相CuAl2，(θ)与基体非共格合金的强度、硬度进一步下降合金的种类不同，形成的G.P.区、过渡相以及最后析出的稳定相各不相同，时效强化效果也不一样合金系时效过程的过渡阶段析出稳定相Al-Cu①形成铜富集区—G.P.区②G.P.区有序化—θ"相③形成过渡相θ＇θ（CuAl2）Al-Mg-Si①形成铜、硅富集区—G.P.区②形成有序的β＇相

4、Β（Mg2Si）Al-Cu-Mg①形成铜、镁富集区—G.P.区②形成过渡相S＇SAl2CuMgAl-Mg-Zn①形成铜、锌富集区—G.P.区②形成过渡相M＇M（MgZn2）表常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相3、影响时效强化的主要因素固溶处理规律：淬火T越高，淬火冷却V越快，转移t越短，过饱和程度越高，时效强化效果也越大要点：在不过热过烧条件下，T淬高些，保温t长些。淬火冷却要保证不析出第二相。为了防止淬火变形开裂，一般采用20～80℃水冷却时效工艺温度：对一定合金，有最佳时效温度.时间：在一定时效温度下，有最佳时

5、效时间。方式：单级和多级时效。高强合金常用分级时效4、合金化条件合金元素能有限固溶；固溶度随温度降低而大为减小；析出相的强化作用大。时效温度与硬度关系曲线130℃时效时铝铜合金的硬度与时间关系思考题：直接析出稳定相在热力学上是有利的，但为什么不是直接析出稳定相?8.2变形铝合金四位字符体系：牌号的第一位数字表示组别，2×××～8×××表示。后两位数字是区别同一组不同的铝合金。第二位字母表示原始合金的改型情况，A表示原始合金；B～Y表示原始合金的改型合金。如2A06表示主要合金元素为铜的6号原始铝合金。1、防锈铝合金Al

6、-Mn和Al-Mg两个合金系。用“3A”或“5A”加一组顺序号表示。具有优良的抗蚀性、焊接性和塑性。不能进行热处理强化。适合于制作焊接管道、容器、铆钉、各种生活用具以及其它冷变形零件。2、硬铝合金成分Al-Cu-Mg系合金。2A+顺序号表示分类①低强度硬铝，如2A01、2A10等合金；②中强度硬铝，如2A11等合金；③高强度硬铝，如2A12等合金,2A12是使用最广的高强度硬铝合金分类时效处理后具有高硬度、强度，优良的加工性和耐热性，但塑性、韧性低，耐蚀性差。含Cu、Mg低，强度较低而塑性高；反之，强度高而塑性低。强化

7、相θ（CuAl2）、金属间化合物S（CuMgAl2）是强化相，S相最高①要严格控制淬火温度。如：牌号正常淬火温度过烧温度2A02495~505510~5152A10510~5205402A12495~500507②转移时间尽量短<30″，航空件<15″；③冷速要快，热水淬；④常用自然时效。热处理特性应用飞机大梁、空气螺旋桨、铆钉及蒙皮等图铝铜镁三元合金垂直截面3、超硬铝合金成分性能Al-Zn-Cu-Mg系。7A+顺序号表示室温强度最高，500~700MPa，缺点是耐蚀性差，疲劳强度低，<120℃的温度下使用。强化相:M

8、gZn2Al2Mg3Zn3特点应用T淬范围较宽，一般为450~480℃，人工分级时效：先在120℃时效3小时，第二次在160℃时效3小时，形成G.P.区和少量的η´相，达到最大强化状态。应用：飞机工业中重要的结构材料。4、锻铝合金成分性能Al-Mg-Si-Cu系合金。用6A或2A加顺序号表示。常用的合金有6A02、2A14等具有