鋁合金的熱處理強化方式

鋁合金的強化方式

1．固溶強化
純鋁中加入合金元素，形成鋁基固溶體，造成晶格畸變，阻礙了位錯的運動，起到固溶強化的作用，可使其強度提高。根據合金化的一般規律，形成無限固溶體或高濃度的固溶體型合金時，不僅能獲得高的強度，而且還能獲得優良的塑性與良好的壓力加工性能。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體，并且均有較大的極限溶解度（見表9-2），因此具有較大的固溶強化效果。
2．時效強化
合金元素對鋁的另一種強化作用是通過熱處理實現的。但由于鋁沒有同素異構轉變，所以其熱處理相變與鋼不同。鋁合金的熱處理強化，主要是由于合金元素在鋁合金中有較大的固溶度，且隨溫度的降低而急劇減小。所以鋁合金經加熱到某一溫度淬火后，可以得到過飽和的鋁基固溶體。這種過飽和鋁基固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度時，其強度和硬度隨時間的延長而增高，但塑性、韌性則降低，這個過程稱為時效。在室溫下進行的時效稱為自然時效，在加熱條件下進行的時效稱為人工時效。時效過程中使鋁合金的強度、硬度增高的現象稱為時效強化或時效硬化。其強化效果是依靠時效過程中所產生的時效硬化現象來實現的。
3．過剩相強化
如果鋁中加入合金元素的數量超過了極限溶解度，則在固溶處理加熱時，就有一部分不能溶入固溶體的第二相出現，稱為過剩相。在鋁合金中，這些過剩相通常是硬而脆的金屬間化合物。它們在合金中阻礙位錯運動，使合金強化，這稱為過剩相強化。在生產中常常采用這種方式來強化鑄造鋁合金和耐熱鋁合金。過剩相數量越多，分布越彌散，則強化效果越大。但過剩相太多，則會使強度和塑性都降低。過剩相成分結構越復雜，熔點越高，則高溫熱穩定性越好。
4．細化組織強化
許多鋁合金組織都是由α固溶體和過剩相組成的。若能細化鋁合金的組織，包括細化α固溶體或細化過剩相，就可使合金得到強化。
由于鑄造鋁合金組織比較粗大，所以實際生產中常常利用變質處理的方法來細化合金組織。變質處理是在澆注前在熔融的鋁合金中加入占合金重量2～3%的變質劑（常用鈉鹽混合物：2/3NaF+1/3NaCl），以增加結晶核心，使組織細化。經過變質處理的鋁合金可得到細小均勻的共晶體加初生α固溶體組織，從而顯著地提高鋁合金的強度及塑性。

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