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横沥热处理和铝合金强化工艺


横沥热处理加工铝合金是目前比较规范的一项工艺,主要是通过横沥热处理加工强化铝合金的内部组织,提高力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定性。
横沥热处理铝合金强化方式主要有以下几种:

1.固溶强化
纯铝中加入合金元素,形成铝基固溶体,造成晶格畸变,阻碍了位错的运动,起到固溶强化的作用,可使其强度提高。根据合金化的一般规律,形成无限固溶体或高浓度的固溶体型合金时,不仅能获得高的强度,而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能。Al-Cu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn等二元合金一般都能形成有限固溶体,并且均有较大的极限溶解度,因此具有较大的固溶强化效果。

2.时效强化
合金元素对铝的另一种强化作用是通过横沥热处理实现的。但由于铝没有同素异构转变,所以横沥热处理相变与钢不同。铝合金的热处理强化,主要是由于合金元素在铝合金中有较大的固溶度,且随温度的降低而急剧减小。所以铝合金经加热到某一温度淬火后,可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时,其强度和硬度随时间的延长而增高,但塑性、韧性则降低,这个过程称为时效。在室温下进行的时效称为自然时效,在加热条件下进行的时效称为人工时效。时效过程中使铝合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。其强化效果是依靠时效过程中所产生的时效硬化现象来实现的。

3.过剩相强化
如果铝中加入合金元素的数量超过了极限溶解度,则在固溶处理加热时,就有一部分不能溶入固溶体的第二相出现,称为过剩相。在铝合金中,这些过剩相通常是硬而脆的金属间化合物。它们在合金中阻碍位错运动,使合金强化,这称为过剩相强化。在生产中常常采用这种方式来强化铸造铝合金和耐热铝合金。过剩相数量越多,分布越弥散,则强化效果越大。但过剩相太多,则会使强度和塑性都降低。过剩相成分结构越复杂,熔点越高,则高温热稳定性越好。

4.细化组织强化
许多铝合金组织都是由α固溶体和过剩相组成的。若能细化铝合金的组织,包括细化α固溶体或细化过剩相,就可使合金得到强化。
由于铸造铝合金组织比较粗大,所以实际生产中常常利用变质处理的方法来细化合金组织。变质处理是在浇注前在熔融的铝合金中加入占合金重量2~3%的变质剂(常用钠盐混合物:2/3NaF+1/3NaCl),以增加结晶核心,使组织细化。经过变质处理的铝合金可得到细小均匀的共晶体加初生α固溶体组织,从而显著地提高铝合金的强度及塑性。
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