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工业铝型材时效工艺的影响

工业铝型材时效工艺概述:

    工业铝型材淬火产生的固溶强化非常有限,远远发挥不了材料的潜质。要想最大限度的提高铝型材强度性能,必须在淬火后进行时效处理。
    工业铝型材时效工艺就是将淬火状态合金,在一定的温度下保持适当时间,使淬火得到的固溶体发生分解,从而大大提高材料的强度。
    工业铝型材时效可分为两类:第一类是自然时效,即铝型材淬火后,在室温下停放一定时间,淬火时获得的过饱和固溶体发生分解,即发生脱落,使强度增加,硬度提高;第二类是人工时效,有些铝型材在室温下,虽然能发生脱落,提高铝型材的强度和硬度,但脱溶过程进展缓慢,在相当长的时间内,仍然难以达到其应有的最高强度水平,故需将其置于时效炉内,加热到一定温度,以加速脱溶过程,获得最高强化效果,并提高铝型材的稳定性。

工业铝型材时效工艺过程中性能的变化:

    工业铝型材在时效过程中出现脱溶,使组织上发生了重要变化,伴随而来的是其物理、化学、力学等性能也发生重大改变。研究铝型材性能与时效工艺及其脱溶产物变化的规律,合理制定时效工艺,充分发掘铝型材潜力,是铝型材加工工作者面临的又一重要课题。

工业铝型材时效过程中力学性能的变化:

    工业铝型材时效开始阶段,其脱溶相G.P.区或某种过度相与基体共格,尺寸很小,位错可以切过,此时其屈服增量取决于切割质点所需的应力。继续时效时,脱溶相体积分数及质点尺寸均增加,切割质点所需应力增大,使强化值增加;最后脱溶相质点逐步向半共格或非共格质点即过度相或平衡相转变,尺寸也进一步增大,当达到一定尺寸时,位错在质点周围形成环所需的应力会小于切割质点的应力,因而奥罗万机制开始起作用,并使工业铝型材强度随脱溶质点进一步增大而降低。在奥罗万机制起作用时,因每一位错线通过质点后将留下一个位错环,使质点周围位错密度增高,这相当于质点有效尺寸不断增加而质点间距不断减小,因而硬化系数增大。
    由上述可知,要使工业铝型材具有很高的强度,首先应尽可能使脱溶相体积分数增大,同时脱溶质点应弥散分布,质点间距应小于1μm;此外脱溶质点本身对位错阻力的大小也对强化产生影响;界面能或反相畴界能高或错配度大,引起大的应变场,对工业铝型材的强化有利。

工业铝型材时效过程中耐腐蚀性能的改变:

    通常情况下,单相固溶体状态下的铝型材具有较高的耐腐蚀能力;工业铝型材脱溶时,脱溶相和基体往往具有不同的结构和成分,因新相与基体之间,往往存在电极电位差,形成微电池作用,加快铝型材腐蚀速率;若脱溶相为阳极,则脱溶相在电解质中被溶解;若脱溶相为阴极,则脱溶相本身不溶解而其周围基体被溶解。大多数铝型材时效脱溶后的腐蚀性能基本上均遵循这一规律。
    工业铝型材时效还存在应力腐蚀问题,应力腐蚀是在腐蚀介质和张应力共同作用下产生的低应力腐蚀断裂;在固溶状态下,铝型材具有加高的抗应力腐蚀能力,随着时效时强度的升高,应力腐蚀敏感性增高,在达到峰值强度时,铝型材抗应力腐蚀能力最差,进入过时效阶段后,抗蚀性又随之提高。
    除上述情况外,工业铝型材时效过程还将引起各种物理性能如导电性、导热性等的变化。


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