铝合金热处理技术ppt课件.ppt

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1、铝合金热处理技术1第一节铝的特性2铝及铝合金的特性铝，面心立方结构，无同素异构转变，密度2.72g/cm3熔点低：随Al纯度提高而升高；99.996%的Al熔点为660.37℃；密度小：约为Fe的1/3,比刚度高；可制造轻结构件；可强化，塑性好：纯Al强度低，可通过加工硬化、合金化、热处理提高强度抗腐蚀：表面易于生成致密牢固的Al203薄膜，抗腐蚀性好；导热、导电性好：仅次于Ag、Cu、Au；缺点：力学性能不足，不适合大载荷构件3铝的力学性能4第二节铝合金的经典固溶时效理论5Al-4Cu合金组织性能的一般变化将Al-4Cu加热到固溶

2、度曲线以上，并迅速淬入干冰，形成过饱和固溶体，其抗拉强度增至200MPa左右。若长期在干冰内保存，机械性能没有明显变化。但若从干冰中取出于室温下放置，则两小时后，开始出现硬化现象，硬度和强度升高，并随时间延长而加剧，八天后达到最大值，以后不再变化。如果将同一合金置于稍高的温度环境内，比如50℃，经两天后硬度即达到最大值。6固溶：将铝合金从固态下的高温状态以过冷或过饱和形式固定到室温。结构不发生变化，称为固溶处理时效：淬火后的过饱和固溶体具有较高能量状态的亚稳定相，经加热到一定温度或在室温下保持一段时间，通过过饱和固溶体的脱溶分解，向

3、低能状态转化性能：强度、硬度提高脱溶2.1固溶处理及时效概念时效的实质----从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。72.1固溶处理及时效概念条件：溶解度随温度下降而降低固溶处理组织C2成分：加热到T1温度，β相完全溶解，为单相α相；快冷保留高温时的α相至室温，形成过饱和α固溶体，亚稳定；C0成分：加热到T1，形成成分为cα的α相+β相组织；快冷至室温形成过饱和α固溶体+过剩β相，亚稳定；cα性能变化：1.固溶强化，强度提高，塑性降低或变化不大；2.无多型性转变合金固溶处理后明显降低塑性的现

4、象很少；3.对于铸造合金而言，提高强度和塑性.8固溶处理速冷人工时效自然时效Ttαβα＋βABα过饱和α饱和α＋析出相过饱和α固溶体析出固溶处理饱和α固溶体＋析出相（固溶淬火）溶质偏聚区亚稳过渡相稳定第二相2.1固溶处理及时效概念除硅以外，铝合金的合金元素属于置换式溶质，对面心立方铝基体产生球对称畸变，固溶强化效果有限。锌、银固溶度高，但固溶强化效果不好，主要因为原子半径类似。硅置换式溶质空位溶质和空位的双重过饱和固溶体2.1固溶处理及时效概念固溶处理产物——过饱和固溶体10溶质与空位存在结合力，使空位能稳定处于固溶体中，时效时溶质

5、可通过空位机制扩散，簇聚和形成沉淀相。Ni3Al的（111）密排面上回旋反位桥机制原子迁移过程示意图Ni3Al中可能存在的两种六步循环跃迁机制--弯曲110循环2.1固溶处理及时效概念过饱和固溶体分解的空位扩散机制11固溶温度愈高，空位浓度愈大，时效时溶质扩散愈快。点缺陷的平衡浓度——ArrheniusequationNe—平衡空位数N—原子总数Ev—每增加一个空位的能量变化k—玻尔兹曼常数T—绝对温度A由振动熵决定的系数，取1~10，通常取1。T↑--C↑2.1固溶处理及时效概念过饱和固溶体分解的空位扩散机制——空位浓度12铝合

6、金典型的沉淀过程的晶体结构变化包括四个阶段，G.P区、共格过渡相(θ’’)、半共格过渡相(θ’)、最终形成稳定相(θ)。脱溶序列双重过饱和固溶体G.P区共格过渡相半共格过渡相稳定相2.2脱溶过程和沉淀相结构成分，结构，性能？？？13(a)溶质簇聚G.P区(G：Guinier，P：Preston)首先，在某晶面上出现溶质簇聚，称之为G.P区。G.P区没有独立的晶体结构,与基体共格;过饱和固溶体分解初期形成，形核功小、速度快，一般在母相中均匀形核，许多铝合金可在室温生成G.P区;热力学上是亚稳定的。硬度上升。溶质簇聚G.P区(001)α

7、(010)α与母相共格，固弹性畸变能大、界面能小G.P区特征14铝合金中的G.P.区高分辨透射照片G.P区由A.Guinier和G.D.Preston在1938年用X射线结构分析方法各自独立发现自然时效态的Al-Cu合金合金单晶中基体{100}面上聚集的铜原子。后来人们把其他合金中的偏聚区也称为G.P.区。G.P区的形核是均匀的，其强烈依赖于淬火所保留的空位浓度。固溶化温度越高，冷却速度越快，则淬火后固溶体保留空位越多，有利于增加G.P.的数量并使其尺寸减小。(a)溶质簇聚G.P区(a)溶质簇聚G.P区dCu=87%×dAldl

8、0，Cu原子层附近的Al原子层以Cu原子层为中心向内收缩。形成以Cu为中心的应变场。应变能提高合金强度、硬度；塑造G.P区形貌。G.P区晶格畸变16(a)溶质簇聚G.P区尺寸与温度相关温度→直径大小25℃<5nm100℃15~20nm