冉文君

（新疆眾和股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

為了響應(yīng)低碳環(huán)保、節(jié)能減排的倡導(dǎo)，并契合我國(guó)汽車輕量化、大飛機(jī)和高鐵“走出去”戰(zhàn)略進(jìn)程，研究鋁合金材料成為了現(xiàn)階段的熱點(diǎn)，并取得了較好的成果[1]。

1 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

此次實(shí)驗(yàn)選擇ZLG01L鋁合金，其中加入了一定量的銅和鈰，各自占比為4%和0.5%。中間合金型號(hào)為Al-Cu30以及Alce6。Al-ce6屬于采取自溶方式獲取到的，將六氯乙烷作為變質(zhì)劑。

1.2 試樣制備

首先，加入鋁合金，待其處在溶解狀態(tài)之后，加入一定量的Al-Cu以及Al-ce合金，將其作為中間合金，然后上調(diào)溫度到680℃，保持12min，再攪拌液體，確保其均勻性，保溫10min后轉(zhuǎn)移到金屬模具之中進(jìn)行冷卻，滿足冷卻條件之后，方可將試樣取出。

1.3 固溶處理與時(shí)效分析

對(duì)鋁合金性能予以分析的過(guò)程中，熱工藝處理制度見(jiàn)表1、表2。

表1 熱處理工藝

表2 熱處理工藝

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

要想更加全面的展示出固溶溫度以及時(shí)效溫度對(duì)鋁合金性能產(chǎn)生的影響，通過(guò)3種固溶溫度。并比較了3種溫度中鋁合金強(qiáng)度以及硬度。圖1、圖2、圖3指的是3組固溶溫度和時(shí)效溫度變化趨勢(shì)。

圖1 固溶溫度和實(shí)效溫度變化

圖2 溫度變化對(duì)鋁合金產(chǎn)生的影響

通過(guò)對(duì)上圖的分析能夠得出，通過(guò)高溫固溶處理之后，鋁合金在強(qiáng)度以及硬度方面，均高于固溶處理過(guò)程中的強(qiáng)度和硬度。要想促進(jìn)固溶溫度的提高，需對(duì)原子擴(kuò)散速度予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保鋁合金元素能夠順利的融入到基體之中，待完成冷卻指標(biāo)時(shí)，基體就會(huì)出現(xiàn)飽和，進(jìn)而析出許多強(qiáng)化相，強(qiáng)化效水平也隨之上升，同時(shí)固溶溫度的提高，會(huì)加強(qiáng)鋁合金抗拉強(qiáng)度和硬度。其次，在相同固態(tài)溫度狀態(tài)中，時(shí)效溫度存在的差異會(huì)影響不同鋁合金試樣的抗拉強(qiáng)度[2]。

在500℃固態(tài)溫度中，溫度上升會(huì)推動(dòng)鋁合金試樣抗拉強(qiáng)度和硬度的提高，并在175℃實(shí)現(xiàn)最大值。若溫度為200℃，那么會(huì)析出許多的粗顆粒，同時(shí)強(qiáng)度和硬度也會(huì)上升。溫度在150℃時(shí)，析出粒子會(huì)減少，削弱位借阻礙，進(jìn)而導(dǎo)致鋁合金強(qiáng)度和硬度出現(xiàn)下降的情況。當(dāng)時(shí)效溫度提高時(shí)，合金硬度會(huì)隨之增強(qiáng)，在200℃時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生硬度降低的情況。出現(xiàn)以上情況的原因在于大量合金要素進(jìn)入集體中，需要通過(guò)更高溫度才可以將其析出，200℃顯然無(wú)法滿足最高溫度的相關(guān)要求。

圖3 溫度變化發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)圖3能夠得出，處于500℃固溶狀態(tài)中，溫度的上升會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性逐漸降低，然后又立即出現(xiàn)上升的情況。導(dǎo)致此情況的原因在于，試樣時(shí)效狀態(tài)溫度較低，析出的元素量不多，且屬于分散狀況，錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)阻力隨之上升，進(jìn)而增強(qiáng)鋁合金強(qiáng)度和硬度，但韌性并未得到提升。固溶溫度為200℃時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)效果會(huì)顯著提高，并加強(qiáng)鋁合金試樣韌性。在固溶溫度為520℃～540℃的過(guò)程中，韌性又會(huì)逐漸降低，原因在于合金元素在基體之中遇到高溫會(huì)進(jìn)行析出，進(jìn)而加強(qiáng)合金強(qiáng)度，降低韌性的狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，若保溫時(shí)間不變，那么固液處理溫度和鋁合金元素之間呈正比關(guān)系，會(huì)促進(jìn)固溶飽和度提高，同時(shí)時(shí)效性溫度的提高，會(huì)析出更多的第二相，進(jìn)而加強(qiáng)抗拉強(qiáng)度，沖擊韌性則降低。固溶溫度在520℃時(shí)，固溶時(shí)間3h，時(shí)效溫度處在175℃，屬于最佳鋁合金熱處理工藝方式。